Методичка электромагнитные переходные процессы. В. Я. Горячев Электромагнитные
 Скачать 1.72 Mb.
|
|
2.1.3 Обработка экспериментальных данных Обработка предполагает следующее: – Проанализировать графики изменения токов и напряжений, полученные с помощью осциллографов при трехфазном коротком замыкании на шинах вторичной обмотки трансформатора. Определить токи обмоток после нарушения режима работы. Сравнить полученные значения с результатами предварительных расчетов. Сделать выводы. – Проанализировать графики изменения токов и напряжений, полученные с помощью осциллографов при трехфазном коротком замыкании на шинах нагрузки. Обратить внимание на изменение напряжения на выходе трансформатора в момент короткого замыкания. Сделать выводы. – Построить графики зависимости токов трехфазного короткого замыкания и длительности переходного процесса при изменении активного сопротивления обмоток и пояснить полученные зависимости. – Построить графики зависимости токов короткого замыкания и длительности переходного процесса от индуктивности обмоток трансформатора. Пояснить поведение графиков. – Построить графики зависимости токов трехфазного короткого замыкания от сопротивления дуги и прокомментировать полученные зависимости. 2.1.4 Составление отчета Отчет по лабораторной работе должен содержать: а) титульный лист стандартной формы; б) цель работы; в) схему и параметры системы передачи электрической энергии; г) краткое содержание рабочего задания; д) полное содержание предварительного расчета параметров исследуемой электрической цепи с соответствующими схемами и пояснениями; е) пояснение принципа составления модели электрической цепи; ж) полное содержание результатов экспериментальной части с графиками и таблицами данных; з) анализ результатов предварительного расчета и результатов эксперимента; и) выводы, сделанные по результатам выполнения лабораторной работы. 2.2 Описание модели и рекомендации по выполнению лабораторной работы Модель для исследования переходных процессов в трансформаторе составлена на основании предположения, что он подключен к сети бесконечно большой мощности. Для контроля изменения токов и напряжений на входе и выходе трансформатора включены измерители токов и напряжений с подключенными осциллографами и преобразователями мгновенных значений синусоидальных величин в действующие значения. Цифровые индикаторы, подключенные к этим блокам, позволяют измерять установившиеся значения токов и напряжений. При нарушениях нормального режима работы в форме короткого замыкания сила токов в значительной степени зависит от эквивалентного сопротивления дуги. Имитация сопротивления дуги производится в лабораторной работе изменением переходного сопротивления контактов выключателя. Изменяя переходное сопротивление контактов выключателя, можно установить зависимость токов короткого замыкания от этого сопротивления. В соответствии с теорией переходных процессов токи короткого замыкания первичной и вторичной обмоток можно рассматривать в виде суммы свободной и принужденной составляющих. Принужденную составляющую называют еще установившимся значением тока. Действующее значение установившегося тока определяется с помощью измерительных приборов. Свободная составляющая токов изменяется во времени по закону затухающей экспоненты. Именно эта составляющая определяет длительность переходного процесса. Постоянная времени затухания экспоненты зависит от параметров исследуемой цепи и, в частности, от индуктивностей рассеивания трансформатора и от сопротивления обмоточных проводов. Чем больше индуктивность обмоток трансформатора, тем медленнее затухает свободная составляющая. С другой стороны, чем больше сопротивление провода обмоток или сопротивление дуги, тем быстрее затухает переходной процесс.  Лабораторная работа № 3 Исследование переходных процессов в синхронном генераторе при трехфазном коротком замыкании на его шинах Цель работы: определение степени влияния параметров генератора на характер электромагнитных переходных процессов при трехфазном коротком замыкании на его шинах путем моделирования в среде MatLAB. 3.1 Рабочее задание Подготовка к лабораторной работе Подготовка к работе предполагает: – Используя рекомендованные для изучения курсов «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах» и «Электромеханика» учебники, материал лекций и вспомогательной литературы, изучить работу синхронного генератора. Изучить схему замещения генератора и увязать назначение каждого элемента схемы с физическими процессами в генераторе.  Рис. 3.1 – Для представленной на рис. 3.1 системы по заданным в табл. 3.1 номинальным значениям напряжений источника, напряжения линии и сети, передаваемой мощности выбрать тип генератора. – По заданным в таблице значениям выбрать типы трансформаторов и линии для обеспечения передачи электрической энергии заданной мощности в сеть. Для моделирования сети использовать блок реального трехфазного источника. Внутреннее сопротивление источника большой мощности принять активным. Абсолютное значение внутреннего сопротивления источника вычислить из условия уменьшения напряжения сети при увеличении отдаваемой указанной в таблице вариантов мощности на 0,5 % от номинального значения. Внутреннее сопротивление сети можно вычислить по формуле  .Таблица 3.1
– Вычислить установившееся значение тока статора при коротком замыкании на шинах генератора. – На основании паспортных данных элементов системы и предыдущих вычислений рассчитать параметры элементов для использования при моделировании. Следует обратить внимание на то, что в модели используются параметры элементов в абсолютных и относительных единицах. Методика вычислений параметров представлена в учебниках и в методическом пособии «Справочник элементов энергосистем среды MatLAB».  Рис. 3.2 На рис. 3.2 представлена модель цепи подключения генератора к мощной сети. Измерение частоты вращения генератора и пространственного угла сдвига оси полюсов индуктора относительно оси магнитного поля машины, работающей в режиме холостого хода осуществляется блоком измерения параметров электрических машин с осциллографом. Для измерения напряжений и токов на выходе генератора используется измерительный блок трехфазной сети. Трехфазное короткое замыкание имитируется трехфазным короткозамыкателем. Экспериментальные исследования Экспериментальные исследования заключаются в следующем: – Открыть файл модели для исследования переходных процессов в трехфазном генераторе. – Последовательно открывая окна параметров элементов модели, ввести параметры, полученные в результате предварительного расчета. – При заполнении параметров выключателя установить его начальное положение «открыто». Моменты срабатывания короткозамыкателя установить равными 5 и 5,5 с. – Установить внутреннее сопротивление сети в соответствии с результатами расчета. – Запустить моделирование и дождаться его окончания. – С помощью осциллографов проконтролировать законы изменения мгновенных значений токов и напряжений генератора во времени. – Сохранить полученные с помощью осциллографов кривые для дальнейшего анализа и составления отчета. – Уменьшить активное и реактивное сопротивления статорной обмотки в два раза. Запустив моделирование, зарегистрировать с помощью осциллографа изменение тока статора в момент короткого замыкания. – Увеличивая активное сопротивление и реактивные сопротивления статорной обмотки в 2, 3, …, 6 раз, составить зависимость тока максимального значения короткого замыкания от относительного изменения сопротивлений обмоток статора генератора. – Восстановить исходные значения сопротивлений обмоток генератора. Постоянную инерции генератора установить равной 1 с. – Запустить моделирование и запомнить осциллограмму тока статорной обмотки. Запомнить осциллограмму изменения частоты вращения и угла во времени. Объяснить изменение тока обмотки статора, частоты вращения и угла во времени. – Изменяя длительность нарушения режима с 0,2 с до 1,5 с, проанализировать изменение скорости вращения ротора во времени. Зафиксировать длительность воздействия, при которой наблюдается нарушение устойчивости генератора. Нарушение устойчивости можно зафиксировать по отклонению относительной скорости вращения ротора от единичного значения. Для отчета сохранить осциллограмму тока, скорости вращения и угла для двух значений длительности: длительности воздействия без нарушения устойчивого режима и длительности воздействия с нарушением устойчивости генератора. – Восстановить исходные параметры модели. Установить длительность нарушения режима, при котором нарушалась устойчивость генератора. Установить постоянную времени механической инерции генератора равной 1 с. – Запустить симуляцию модели при расчетных значениях параметров генератора, длительности нарушения режима и механической постоянной времени (моменте инерции вращающейся части генератора), равной 1 с. Проанализировать изменение тока, скорости вращения и угла во времени. Обосновать поведение осциллограмм. – Увеличивая механическую постоянную времени, добиться устойчивого режима работы генератора. Запомнить осциллограммы тока, скорости и угла для значений механической постоянной времени, при которых наблюдается нарушение устойчивости генератора и отсутствие нарушения устойчивости. – Для одного из режимов работы зафиксировать осциллограмму напряжения и тока сети. – По окончании исследований показать результаты преподавателю. |