Цель работы: снятие характеристик синхронного генератора при работе на пассивную нагрузку.
Содержание работы
1. Снятие угловой характеристики синхронного генератора.
2. Снятие внешней и рабочих характеристик синхронного генератора при активной нагрузке.
3. Снятие внешней характеристики синхронного генератора при активно- индуктивной нагрузке.
4. Снятие внешней характеристики синхронного генератора при активно- емкостной нагрузке.
Описание лабораторной установки
Модель виртуальной установки для исследования синхронного генерато- ра показана на рисунке 5.1.
 |
Рисунок 5.1 – Модель для исследования синхронного генератора Она содержит:
- исследуемую трехфазную синхронную машину Simplified Synchronous Machine SI Units из библиотеки SimPowerSystems/ Machines;
- блок Machines Measurement Demux из библиотеки SimPowerSystems/ Machines;
- трехфазный измеритель активной и реактивной мощности 3-Phase In- stantaneous Active & Reactive Power из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/Discrete Measurements;
- трехфазную нагрузку 3- Phase Parallel RLC Load из библиотеки Sim- PowerSystems/ Elements;
- блоки RMS и Fourier (SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurement),
для измерения действующего значений, амплитуды и начальной фазы;
- блоки Display для количественного представления измеренных величин и блок Scope для наблюдения тока якоря, скорости и электромагнитной мощности синхронной машины из главной библиотеки Simulink/ Sinks;
- блок Constant для задания ЭДС возбуждения из главной библиотеки
Simulink/Source;
- сумматор Sum из библиотеки Simulink/ Math Operations;
- блок пользователя (SimPowerSystems/ Powergui), который измеряет зна-
чения V 1, V 2, I 1, I 2;
- блоки Mux из главной библиотеки Simulink/ Sygnal Routing.
В полях окна настройки параметров синхронного генератора последова- тельно задаются:
- схема соединения обмоток статора машины. В выпадающем меню это- го поля можно выбрать соединение звездой без нулевого и с нулевым проводом;
- полная мощность (ВА), действующее линейное напряжение и частота;
- момент инерции (кг·м2), коэффициент демпфирования, число пар по- люсов;
- активное сопротивление и индуктивность обмотки якоря (статора);
-
 |
начальные условия при пуске модели.
Рисунок 1.2 – Окно настройки синхронного генератора
В окне блока настройки измерителя действующих значений задается час- тота, на которой производятся измерения.
В полях окна настройки блоков Fourier задается частота и номер гармо- ники измеряемого напряжения.
В поля окна настройки параметров нагрузки вводятся действующее ли- нейное напряжение и частота, которые должны быть согласованы с напряжени- ем и частотой генератора, активная, индуктивная и емкостная мощности. Удоб- ней эти мощности задавать как номинальную мощность генератора, умножен- ную на коэффициент.
Содержание и настройка остальных блоков модели описаны ранее.
Порядок проведения лабораторной работы
Параметры синхронной машины для выполнения работы задаются препо- давателем (таблица 5.1).
Значение ЭДС возбуждения при проведении измерений остается посто- янным, равным номинальному линейному напряжению генератора в режиме холостого хода. Момент инерции машины принять равным бесконечности, ко- эффициент демпфирования и начальные условия при пуске модели – нулевыми.
|
Снятие угловой характеристики генератора производится при изменении активной мощности нагрузки от 0 до 1,6 от номинальной мощности генератора. При этом коэффициент при активной мощности изменяется от 0 до 1,6 с шагом 0,2. Коэффициенты при реактивных мощностях равны нулю.
Для каждого значения активной мощности осуществляется моделирова- ние. При проведении исследований заполняется таблица 5.2.
Таблица 5.2. Измеренные и рассчитанные значения
| Измерения | Вычисления | ||
| Pг [Вт] | [рад/с] | q [град] | М [Нм] |
Момент на валу генератора вычисляется по формуле
M = Pг.
w
По данным таблицы строится зависимость M = f (q).
Снятие внешней и рабочих характеристик генератора при активной на- грузке производится при изменении активной мощности нагрузки в диапазоне 0÷1,2 от номинальной. По данным измерений заполняется таблица 5.3.
Таблица 5.3. Измеренные и рассчитанные значения
| Измерения | Вычисления | |||||
| Pнагр [Вт] | Qнагр [Вар] | [рад/с] | Рг [Вт] | U1 [В] | cos | Ia [A] |
Вычисления производятся по формулам:
|
Pнагр
= Pнагр U 1 × cosj
(5.1)
По результатам измерений и вычислений строится внешняя характери-
стика U 1 = f (I a) и рабочие характеристики U 1,cosj, Ia = f (Pг).
Снятие внешних характеристик при активно-индуктивной и активно- емкостной нагрузках производятся аналогично предыдущему пункту. При из- менении мощности нагрузки необходимо соблюдать условие постоянства ко- эффициента мощности. По результатам измерений заполняется таблица, анало- гичная таблице 5.2, и строятся внешние характеристики на том же графике, на котором построена внешняя характеристика предыдущего опыта.
Мгновенные значения токов в фазах якоря генератора, скорость и мощ- ность генератора можно наблюдать на экране осциллографа.
Содержание отчета
1. Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.
2. Схема модели и описание виртуальных блоков.
3. Угловая характеристика генератора.
4. Внешние характеристики генератора при различных коэффициентах мощности нагрузки.
5. Рабочие характеристики генератора.
6. Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Характеристики синхронного генератора.
2. Реакция якоря в синхронных генераторах.