Способ определения индуктивных сопротивлений обмотки якоря синхронной машины (его варианты)
1. Способ определения индуктив ных сопротивлений обмотки якоря синхронной машины путем измереии1Г параметров обмотки в генераторном режиме при вращении ротора с индукторЪм и последующих вычислений, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности определения сопротивлений, каждую фазу обмотки якоря подключают к одинаковым тарированным активным сопротивлениям. при трех разных значениях активных сопротивлений измеряют напряжения |фаз обмотки якоря, после чего опре деляют путем вычислений индуктивные сопротивления из системы уравнений Щ. при 1 1,2,3 :гдеА ,{ НКф4К„,(я.р,.по выражениям . ,,(X.l y-xlRt,(X.R,) HR.RH U RZ K-JMH-IC R. коэффициенты которых определяют по уравнению АХ +2ХВ+С 0, дeA..,, R,.(,jRj4 eH7f;R5 lR4+RHi ;KrxjR,R iRj-R,V,m..R,).,, k,(-Rj), - активное сопротивление нагрузки в цепи фазы обмотки якоря; АЛ - активное сопротивление фа . зы обмотки якоря; п - частота вргицения ротора. 0-
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
И/
РЕСПУБЛИК (19) (И) 3СЮ R
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,Ц
МВЯ м:,.„
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
:коэффициенты которых определяют по уравнению
AX +2ХВ+С = 0
У е гдеА.к»ш»» >са к+а,п».а, а а,к+а,п)»а,»
» (М (н f / i(R iR»» p; аЗ R > Rg ) С и. "=" анРнЖ а)))п» "г "ьR»»)(R «};=
2 7 1
= " ан»анз(а» а.Ь
R»», — активное сопротивление нагрузки в цепи фазы обмотки якоря;
Й вЂ” активное сопротивление фазы обмотки якоря;
n - частота вращения ротора.
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН» ЫТИЙ (21) 3365659/24-07 (22) 16 12.81 (46) 07.01 ° 84. Бюл. У 1 (72) B.B Жуловян, Г.A. Шаншуров и А.В. Комаров (71) Новосибирский электротехничес- . кий институт (53) 621.313 ° 322(088.8) (56) 1. Губенко Т.П °, Губенко В.T.
Векторные диаграммы и построение статических характеристик синхронных машин. M.-Л., Энергия, 1966, с. 64-73.
2. Андрианов В.Н. и др. Практикум по электрическим машинам и аппаратам.
М., Колос, 1967, с. 137-140. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДУКТИВНЫХ
СОПРОТИВЛЕНИЙ ОБМОТКИ ЯКОРЯ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ) ° (57) 1. Способ определения индуктивных сопротивлений обмотки якоря синхронной машины путем измерений параметров обмотки в генераторном режиме при вращении ротора с индук-. . тором и последующих вычислений, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьыения точности определения сопротивлений, каждую фазу обмотки якоря подключают к одинаковым тарированным активным сопротивлениям, при трех разных значениях активных сопротивлений измеряют напряжения фаз обмотки якоря, после чего опре деляют путем вычислений индуктивные сопротивления из системы уравнений
0»
К = — = С С„ при» 1,2,3 где С;."нВ И р» "н » ) tX 1065788 2..Способ определения индуктивных сопротивлений обмотки якоря синхрон ной машины путем измерений параметров обмотки в генераторном режиме при вращении ротора с индуктором и последующих вычислений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности определения сопротивлений, каждую фазу обмотки подключают к одинаковым тарированным активным сопротивлениям, при трех .разных ,значениях частоты вращения ротора измеряют напряжения фаз обмотки якоря, после чего определяют путем вычислений индуктивные сопротивления из системы уравнений и; К = —, К.А при = 1 2 3 и- n; - а 1 I где A=f Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано при испытаниях синхронных электрических машин различной мощности и различных назначений: дви- 5 гателей, генераторов, тахогенераторов и т.д. особенно при испытаниях машин .малой мощности и с постоянными магнитами. Известны способы определения индуктивных сопротивлений обмотки якоря синхронной машины пуьем измерения и последующих вычислений параметров синхронной электрической машины. Для этой цели при постоянной частоте 15 вращения нагрузкой машины добиваются обеспечения определенного фазового сдвига между ЭДС холостого хода и током обмотки якоря, измеряют величины токов, напряжений и активных 20 мощностей, величину ЭДС холостого хода определяют из предварительно построенной опытным путем характеристики холостого хода и последующими вычислениями определяют величину 25 синхронных индуктивных сопротивлений обмотки якоря. Это метод прямого опыта и его модификации fl) . Указанные способы не учитывают активного сопротивления обмотки якоря, что вносит погрешность.в определение параметров. Погрешность за счет активного сопротивления обмоток якоря в сильной степени возрастает с уменьшением мощности машин. (ali Wp) (. ;)(° И(Ь ; Х,) = 2iif gg коэффициенты которых определяют по уравнению х (Ае,ве,.ce,)+ õ(äå,+se,.ce,pip, всо. где А = К, (n>1 пг); 8 = К (п4 зг) г C=K(n-n); г 3 г 8„= n (R +Н„) К,= f/n — коэффициент редукции; f — частота напряжения фазы; n — частота вращения ротора; R — активное сопротивле-, И ние нагрузки в цепи фазы обмотки якоря; R+ — активное сопротивление фазы обмотки якоря, Наиболее близким. к предлагаемому является способ определения индуктивных сопротивлений обмотки якоря синхронной машины путем измерений параметров обмотки в генераторном режиме при вращении ротора с индуктором и последующих вычислений f2) . Недостатком такого способа является то, что он не учитывает активного сопротивления обмотки якоря. Кроме того, в эксперимент вносят погрешности короткозамкнутые контуры ротора. Цель изобретения — повышение точности определения индуктивных сопро.тивлений. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения индуктивнйх сопротивлений обмотки якоря синхронной машины путем измерений параметров обмотки в генераторном режиме.при вращении ротора с индуктором и последующих вычислений, каждую фазу обмотки якоря подключают к одинаковым тарированным активным сопротивлениям, при трех различных значениях активных сопротивлений измеряют напряжения фаз обмотки якоря, после чего определяют путем вычислений индуктивные сопротив ления из системы уравнений и; — npH L 1,2,3 n - е где С;=Rq;fgqiy@qg,P) (Х )(,1 (Р + „.)) ; 1065788 по выражениям X< =(K, К Х+Р,) -KzR„,(X+ g ) )» "КR АХ +2ХВ+С = О, Я где AaKt t ; В = R C=R,к+а,m а 7, i=H. .,> и =(.,l ;R>=« <.,) 2 2 2 ">"н " нз "i " } R . .— активное сопротивление наи; грузки в цепи фазы обмотки якоря; Rg) — активное сопротивление 20 фазы обмотки якоря; n — частота вращения ротора». Согласно второму варианту способа каждую фазу обмотки подключают к одинаковым тарированным активным сопро- 75 тивлениям, при трех- разных значениях частоты вращения ротора измеряют напряжения фаз обмотки якоря, после чего определяют путем вычислений индуктивные сопротивления иэ системы уравнений и; К; = "- К A „п Ри 1 -- 1 2 3, i где <=t-"+14 ""ГМ t." "Ч" а (КЕ) «1 35 по выражениям ц -(ДЯК 1 р . } ) 1 4 че,)) (И1КР б:W< 9ufL< "д Qiif8 40 ) коэффициенты которых определяют по уравнению х (ae,tse tce }+ях(ле,ts e ce,)twtstc=o, А й,(->,); Е„., 1--, <р 50 К -f(n — коэффициент редукции; f — частота напряжения фаэыу и - частота вращения ротора; R> — активное сопротивление нагрузки в цепи фазы обмотки якоря; R< - активное сопротивление фазы обмотки якоря. На фиг. 1 показана схема измерения; на Фиг. 2-5 - графики,.поясняющие схему измерения. 60 Схема измерения параметров (фиг. 1), необходимых для определения синхронных индуктивных сопротивлений, состоит иэ исследуемой синхронной Злектрической машины 1 и исполнительного двигателя 2, задающего требуемую частоту вращения. Валы 3 электрических машин 1 и 2 жестко соединены. Синхронная электрическая машина 1 имеет электромагнитное возбуждение или возбуждение от постоянных магнитов. Каждую фазу 4 обмотки якоря синхронной машины 1 подключают к тарированному сопротивлению и нагрузки 5, одинаковому по величине для каждой фазы 4. К зажимам 4 обмотки якоря подключают вольтметр б для измерения напряжения U и частотоМ мер 7 для измерения частоты .вращения п, которая в синхронных, машинах жестко связана с частотой f напряжения и тока якоря f и Кр где Кр - коэФфициент редукции, апределяемый отношением частоты напряжения и тока. якоря к частоте ротора Для синхронных машин традиционного исполнения коэффициент редукции равен числу пар полюсов Р обмотки якоря Kp = Р, а для синхронных машин с электромагнитной редукцией частоты числу зубцов ротора 2 KP = Е2 На фиг. 4 и 3 показаны зависимости 8 и 9 напряжений Б; при изменении частоты вращения и соответственно на холостом ходу и под нагрузкой. Величина сопротивлений Rit„ обеспечивается при разомкнутых контактах 10 и 11 и замкнутых контактах 12 в цепи якоря синхронной машины 1. Величина сопротивления ВН обечпечивается замыканием контактов 10, а Rit — замыканием контактов 10 и 11. Величину В„, = оо получают, разомкнув контакты 12 в цепи обмотки якоря 4. При постоянстве потока возбуждения синхронной машины 1, приводимой. во вращение исполнительным двигателем 2, жестко связанным валом 3, действующее значение 8 напряжения П, индуктируемого в обмотке якоря на холостом ходу Z> =Со, изменяется от частоты вращения п по линейному закону. При включении в цепь якоря тарированных сопротивлений Rz, нагрузки 5 по обмотке якоря протекает ток, вызывающий падение напряжения как .на активном сопротивлении R обмотки якоря, так и на индуктивйых сопротивлениях Х, Х или Х . В синхронных машинах при изменении частоты вращения меняется частота напряжений П; и тока в обмотке якоря, 1065788 что приводит к изменению индуктивных сопротивлений Х, Х< или Х . .)то определяет нелинейно характер (9) изменения U, (фиг. 2 и 3). От величины сопротивления нагрузки R зависит и наклон характеристик 9 и степень отклонения от их линейного закона К = - -. = СеС; при 1 = 1ф2р3, U U< К; = — =С -М при i = 1,2,3 Ф Коэффициенты нелинейности C„" и N, определяются из уравнений электрического равновесия, в которое и входят параметры обмотки якоря Х> или Х = Xg X< с„=РН1(х, (й,р н„1 ) (y y p(g р кн11 1 7 "1="н1(" р 1"q ""нй 1 Если синхрояная машина 1 явноПолюсная, то при трех значениях сопротивления нагрузки якоря R>, .замерают соответственно три значения (фиг.2) напряжения U c помощью вольтметра б, а частоту вращения фиксируют при этом, например, с помощью частотомера 7. Путем последующего расчета по соотношениям, полученным из уравнения электрического равновесия, рассчитывают синхронные индуктивные сопротивления обмотки якоря из системы уравнений К = — = Се С при 1 = 1,2,3 1 = и по выражениям -4 коэффициенты которых определяют по уравнению AX +2XB+C = О, В=В„К+К тЕ,, С=й1К Я2Щ+Я Г а R„=(R+ R„,1, К2=(Р,,+Р„2 ); R>-(R+> gz>) „К= К, .,R„,ß2-R,1; =К,Н „„Кн2,(-,);.= 2 2 2 Ъ И1 Н2 % 2). Расчетную часть и экспериментальную часть можно упростить. Для этого измерения U, т.е. пер. вое измерение, выполняют при разомкнутом контакте 12 на холостом ходу (Rq; = О2 ). Параметры синхронной машинй расчитывают по выражениям =(дщ) ((х р р„ ) коэффициенты которых определяются уравнением 2 2 2 2 2 3 Н2КЗ "2 <н K2 О ° В случае неявнополюсной машины синхронное индуктивное сопротивление фазы обмотки якоря Х =ХА = Х определяют, проведя измерения выходного напряжения обмотки якоря Uj npu двух различных значения нагрузки Н, расчетным путем из системы уравнений где "1=ОН,(Х (асср "н, P) по выражению)(=(ц (q + } ц (Р } ) В этом случае расчет и эксперимент могут быть упрощены, если первое измерение фазного напряжения U, выполняют йа холостом ходу при R = oo, а параметры расчитывают по Н1 выражению Напряжение фазы изменяется под нагрузкой от частоты вращения n„ не по линейному закону (фиг, 4 и 5) характеристика 9 Ui К = — = К Ли. и 2 при i = 1,2,3 35 — — К ° В и и Коэффициент нелинейности A . .и В; .определяется из уравнения электрического равновесия, в которое входят параметры обмотки якоря Ь,), L или L> ;= „,L "" "" „,L ""Р " 2 (a 2«Kp y aia Если синхронная машина 1 явнополюсная при трех значениях частоты вращения n,, обеспечиваемых исполнительным двигателем 2 по второму варианту способа замеряют соответственно три значения (фиг. 2) напряжения U с помощью вольтметра 6, а частоту вращения фиксируют при этом, например, с помощью частотомера 7. Путем последующего расчета по соотношениям, полученным из уравнения электрического равновесия, расчитывают синхронные индуктивности обмотки якоря из системы уравнений K; =-+ = К ° Л; при j. = 1,2,3. 1 по выражениям 1065788 e = const коэффициенты которых определяют по уравнению х (Ае „веф+се, +ах(де,+ее,.ce,)+p в+с.о, 2 2 2, где Д g (Tl -ь у В.k (< h>) > я г С= К (п - и, ) ;. n 0 р "н1 В случае неявнополюсной синхронной машины синхронную индуктивность L+ = Lg Ь<.определяют, проводя измерения вйходного напряжения odмотки 4 якоря U при двух значениях частоты вращения (фиг..5, характеристика 9), расчетным путем из системы уравнений. Способ определения синхронных индуктивных сопротивлений предполагает, что величина сопротивления нагрузки 5 тарирована предварительно. Однако возможно определение величины сопротивления нагрузки 5 н непосредственно в опыте. Для этого в йепь обмотки якоря 4 необходимо включить амперметр (не указан) и расчетным путем определить сопротивление нагрузки В„; Rt11 = U4 iZ4 ° Способ определения индуктивных сопротивлений обмотки якоря применим )O для синхронных машин как с обмоткой возбуждения, так и с постоянными магнитами и позволяет учитывать aicтивное сопротивление как явнополюсных, так и неявнополюсных синхрон- . ных машин, повьыая точность определения. Предлагаемый способ может найти применение и для различных электрических машин двойного питания. Для этого одну обмотку подключают к источнику постоянного тока, а другую используют как якорную и .наоборот. 1065788
Составитель В. Трегубов Редактор Е. Кривина ТехредМ.Гергель .,Корректор Л. Патай. г Заказ 11036/46 Тираж 716 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патеит, r. Ужгород, УЛ. Проектная, 4
