Курсовая по эл. машинам. Курсовая работа по электрическим машинам Направление подготовки 35. 03. 06 Агроинженерия Профиль Электрооборудование и электротехнологии в апк (уровень бакалавриата)
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
2. Расчет синхронных машин Трехфазный синхронный генератор включен в сеть и нагружен симметричной нагрузкой. Значения величин в относительных единицах (о. е.), характеризующих номинальный режим работы генератора, составляют напряжение на выводах обмотки статора Uh=1 o.e. и коэффициент мощности нагрузки cosφн (см. табл. 5). Кроме того, в таблице 5 заданы значения других величин в относительных единицах: активного Ra и индуктивного Ха сопротивлений обмотки статора магнитодвижущей силы (МДС) продольной реакции якоря F0 при номинальном токе статора и заданном значении cosφн нагрузки. По условию также задана нормальная характеристика холостого хода генератора (табл. 4) Нормальная характеристика холостого хода синхронного генератора Таблица 4
Содержание задания 1. Начертить эскиз магнитной системы и построить векторную диарамму Потье для режима номинальной нагрузки генератора. Определить по диаграмме Потье повышение напряжения при полном сбросе нагрузки генератора. 2. Построить с помощью векторной диаграммы Потье внешнюю U=f(I) и регулировочную Iв=f(I) характеристики синхронного генератора при заданном значении cosφн. Методические рекомендации К пункту 1. На эскизе магнитной системы неявнополюсной синхронной машины необходимо изобразить статор (якорь), ротор (индуктор), обмотку возбуждения, контактные кольца, щетки и направление замыкания основного магнитного потока Таблица 5
Векторная диаграмма электромагнитодвижущих сил синхронного генератора (диаграмма Потье) строится для определения тока возбуждения (МДС индуктора) в относительных единицах, необходимого для обеспечения номинального режима работы при UH=1 o.e., Iн =1 о.е. и заданном значении cosφн (табл. 5.), а также для определения напряжения генератора при полном сбросе нагрузки. Диаграмму Потье строят в относительных единицах для одной фазы генератора. Порядок построения 1. В правой части листа миллиметровой бумаги размером 220x175 мм строят нормальную характеристику холостого хода генератора Е = f(IВ) по данным таблицы 9, как показано на рис. 2.3. При этом целесообразно принять масштаб для тока возбужденияIВ и МДС индуктора FВ50 мм в 1 о.е. и для напряжения UH 100 мм в 1 о.е. При построении следует учитывать, что значение величин тока возбуждения генератора и МДС индуктора в относительных единицах одинаковы, поскольку  где FВiи Fво — значение величины МДС индуктора соответственно при текущем значении тока возбуждения Iвi; и нормальном токе возбуждения Iво, то есть при токе возбуждения, обусловливающем на зажимах генератора номинальное напряжение в режиме холостого хода; Wв - число витков обмотки возбуждения индуктора. 2. Слева от характеристики холостого хода на одинаковом уровне с ЭДС и в том же масштабе проводят параллельно оси ординат вектор напряжения UH=1 о. е. Под фазовым углом φн= arcos φн в сторону отставания от вектора Uннамечают направление вектора тока İН (при построениях нужно знать лишь направление этого тока, поэтому сам вектор İН, не строят). В направлении вектора тока İН строят вектор продольной МДС реакции якоря Fa в одинаковом масштабе с МДС индуктора Fв и тока возбуждения İН.  Рисунок 2 – Векторная диаграмма Потье синхронного генератора при номинальной нагрузке К вектору напряжения Úн прибавляют векторы падения напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях обмотки статора согласно уравнению UH + İНRа+jİНXδ=Еδн в котором İНRaсовпадает с направлением тока, а İНXδ опережает вектор тока на 90°. Полученная величина Еδн является той ЭДС, которая наводится в обмотках статора результирующим магнитным потоком, создаваемым совместным действием двух МДС - МДС индуктора Foh и МДС реакции якоря Fa, то есть результирующей МДС генератора FδH. Это соответствует закону магнитного равновесия генератора. FδH= Foh + Fa По найденной величине ЭДС FδH, используя нормальную характеристику холостого хода, определяют значение результирующей МДС генератора FδH в относительных единицах. Для этого величину EδH откладывают по оси ординат характеристики холостого хода (точка А). Затем от точки А проводят линию параллельно оси абсцисс до встречи с характеристикой холостого хода в точке A1. Проецируя точку А1 на ось абсцисс, получают точку А2. Отрезок ОА2 равен искомой величине FδH в относительных единицах. Вектор результирующей МДС FδH генератора опережает вектор обусловливаемой им ЭДС ЕδH на угол 90°, его строят в левой части диаграммы. 4. Находят величину МДС обмотки возбуждения Fohна основе уравнения Foh = FδH + ( - Fa) Для получения МДС Foh, следует вектор МДС Faс обратным зна ком построить с конца вектора FδH. Найденная величина МДС индуктора Fohв относительных единицах равна номинальному току возбуждения IВН, необходимому для поддерживания режима работы синхронного генератора при заданном значении cos φн. 5. Определяют величину ЭДС обмотки статора генератора в режиме холостого хода Еонпри номинальном токе возбуждения IВН, равном в относительных единицах величине МДС индуктора F0H. Для этого по оси абсцисс характеристики холостого хода откладывают значение величины IВН равной в относительных единицах Foh,иполучают прямую линию параллельно оси ординат до встречи с характеристикой холостого хода в точке В1. Спроецировав точку B1 на ось ординат, получают точку В2 и одинаковые отрезки BB1 и ОВ2, которые равны искомой величине ЭДС Еонв относительных единицах. В левой части диаграммы строят вектор ЭДС Еон как отстающий от вектора МДС Fohна угол 90°. Повышение напряжения на зажимах генератора ∆UH при полном сбросе нагрузки и неизменном номинальном значении тока возбуждения определяют на основе построенной векторной диаграммы (рис. 2). Для этого на векторе ЭДС Еон откладывают величину номинального напряжения Uh = 1 о. е. и получают точку С. Полученный таким образом отрезок ВС равен искомой величине ∆UH в относительных единицах. Повышение напряжения генератора в процентах ∆UH % оценивается из соотношения ∆UH %=( Еон - 1)100% К пункту 2. Внешнюю характеристику синхронного генератора U=f(I) при неизменных оборотах ротора nн,токе возбуждения IВН и характере нагрузки cosφн строят в относительных единицах по трем точкам. Координаты двух точек определяют с помощью построенной диаграммы Потье (рис. 3). Первая точка соответствует номинальной нагрузке генератора (Iн =1 о.е.; Uh = 1о.е.); вторая - режиму при полном сбросе нагрузки (I = 0; U = Еон о.е.). Третью точку для построения внешней характеристики генератора получают на основе векторной диаграммы Потье, предварительно построенной при токе нагрузки I = 0,5 Iн = 0,5 о.е. (рис. 4.). Координаты искомой точки будут (I = 0,5Iн = 0,5 о.е.; U= Е0(0,5) о.е.). Внешнюю характеристику генератора строят на листе миллиметровой бумаги размером 120X150 мм (рис. 5). Регулировочную характеристику синхронного генератора Iв = f(I) при неизменных значениях частоты вращения ротора nн, напряжении UH=1 о.е. и характере нагрузки cosφн строят в относительных единицах по трем точкам при значениях тока нагрузки I=0;0,5;1 о.е. Значения величин тока возбуждения в относительных единицах определяют по характеристике холостого хода с использованием соответствующих им значений ЭДС: Еон, Е0(0,5) и Ea=UH=l о.е. Значения величин этих ЭДС оценивают из диаграммы Потье (рис. 3 и 4). Регулировочную характеристику генератора строят на листе миллиметровой бумаги размером 120x150 мм (рис. 5) по точкам с координатами (I = 0; IВ=1 о.е.); (I = 0,5 о.е., Iв(0,5); (I=1 о.е., Ib = Iвн).  Рис. 3 Векторная диаграмма Потье синхронного генератора при I=0,5Iн  0,5 1 Рис. 4 Внешняя характеристика синхронного генератора  Рис. 5 Регулировочная характеристика синхронного генератора Библиографический список Основной Копылов И. П. Электрические машины: Учебник. 2- ое издание, пе- рераб. -М: Высшая школа, Логос, 2000. Проектирование электрических машин: Учебник / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др. /Под ред. И.П. Копылова. -3-е изд., перераб. и доп. - М: Высшая школа, 2001. Ванурин В.Н. Электрические машины. М: Колос, 1995. И.Л. Осин, Ю.Г. Шакарян Электрические машины. Уч. пособие для ВУЗов по спец. «Электромеханика» / Под. ред. И.П. Копылова. - М: Высш. шк., 1990. - 304 с. Дополнительный И.И. Алиев. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учебное пособие для студентов вузов. - М.: МИКХИС, 1999.-232 с. Попов В.И., Ахунов Т.А., Макарова Л.Н. Современные асинхронные электрические машины: Новая Российская серия RA. -М.: Издательство «Знак», 1999, - 256 с. |