Методичка электромагнитные переходные процессы. В. Я. Горячев Электромагнитные
 Скачать 1.72 Mb.
|
|
4.1.2 Экспериментальные исследования Экспериментальные исследования предполагают следующие действия: – Открыть файл модели для исследования переходных процессов в системе при прямом пуске мощного асинхронного двигателя. – Последовательно открывая окна параметров элементов модели, ввести цифровые значения, полученные в результате предварительного расчета. – При заполнении параметров выключателя установить его начальное положение «open». Моменты срабатывания короткозамыкателя и блока Tch установить равными 0,2 с. – Установить сопротивление линии и нагрузки в соответствии с результатами расчета. – Установить коэффициент механической инерционности двигателя равным 0,5 с. – Запустить симуляцию модели и дождаться ее окончания. Открыть осциллограф контроля параметров на выходе измерителя М4. По кривой изменения электромагнитного момента проверить правильность расчета электрических параметров статора и ротора двигателя. Максимальное значение электромагнитного момента должно быть равным 2…3 относительным единицам. Скорректировать значение максимального момента можно путем изменения сопротивления статорной обмотки или изменением индуктивностей статорной и роторной обмоток. Пусковой момент двигателя должен иметь значение в пределах 0,8…1,2 относительных единиц. Скорректировать значение можно изменением резистивного сопротивления ротора. – С помощью осциллографов проконтролировать законы изменения мгновенных значений токов и напряжений во всех контрольных точках. – Проконтролировать осциллограммы измерителя М4. – Запомнить полученные с помощью осциллографов кривые для дальнейшего анализа и составления отчета. – Увеличить коэффициент механической инерционности ротора в два раза. – Запустить симуляцию модели и дождаться ее окончания. – Запомнить полученные с помощью осциллографов кривые для дальнейшего анализа и составления отчета. – Результаты экспериментальных исследований предъявить преподавателю для проверки. Обработка экспериментальных данных Обработка заключается в следующем: – Проанализировать графики изменения всех токов и напряжений при прямом пуске асинхронного двигателя и при начальном значении коэффициента механической инерции двигателя. Объяснить изменение напряжений и токов во времени. Обосновать поведение графиков. Сделать выводы. – Сравнить графики изменений токов и напряжений во всех контрольных точках при различных значениях коэффициента инерции ротора двигателя. Обратить внимание на изменение длительности пуска двигателя. Сделать выводы. – Проанализировать графики изменения токов статорных обмоток, частоты вращения ротора и электромагнитного момента при исходном значении коэффициента инерции ротора. Сделать выводы. – Сравнить силы токов обмоток статора в момент подключения двигателя к шинам питания и в установившемся режиме после запуска двигателя. Объяснить неравенство значений. – Сравнить графики изменения токов статорных обмоток, частоты вращения ротора и электромагнитного момента при исходном и измененном значениях коэффициента инерции ротора двигателя. Обосновать причины различий в поведении графиков. Сделать выводы. 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) модель и пояснение принципа составления модели электрической цепи; ж) полное содержание результатов экспериментальной части с графиками; з) анализ результатов предварительного расчета и результатов эксперимента; и) выводы, сделанные по результатам выполнения лабораторной работы. 4.2 Описание модели и рекомендации по выполнению лабораторной работы Модель системы питания (см. рис. 4.2) состоит из блока сети бесконечной мощности, представленного источником трехфазной ЭДС с внутренним сопротивлением, равным нулю. К сети подключен трансформатор, имитирующий подстанцию. От трансформатора напряжение подается на линию электропередачи. Для ускорения работы модели линия имитируется трехфазным сопротивлением L, параметры которого должны быть рассчитаны на основании первичных параметров выбранной линии и ее длины. Линия работает на трансформатор T2, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка Charge. Асинхронный двигатель AD подключается к системе с помощью пускателя B. Механическая нагрузка двигателя осуществляется блоком Tch. Для контроля токов и напряжений сети, нагрузки и асинхронного двигателя в модели используются измерительные блоки трехфазной сети М1, М2, М3 с подключенными к ним осциллографами Scope1, Scope2, Scope3. Осциллографы позволяют контролировать изменение напряжений и токов в точках контроля. Для контроля токов статора, скорости вращения ротора и электромагнитного момента, развиваемого двигателем, используется измерительный блок М4. Осциллограф Scope4, подключенный к измерительному блоку, позволяет получать графики изменения величин во времени. Прямой пуск асинхронного двигателя, мощность которого соизмерима с мощностью сети, всегда приводит к резкому увеличению тока. Это обусловлено тем, что в момент подключения двигателя к сети скорость ротора равна нулю и асинхронный двигатель эквивалентен трансформатору с короткозамкнутой вторичной обмоткой. Ток статора двигателя велик. При этом напряжение на зажимах асинхронного двигателя уменьшается. Увеличение скорости вращения ротора приводит к некоторому снижению тока, однако его значение остается достаточно большим в течение всего времени пуска двигателя. Изменение механического момента сопротивления на валу двигателя вызывает изменение установившегося тока двигателя и длительности пуска. Снижение напряжения на нагрузке в процессе пуска двигателя обусловлено увеличением падений напряжений на трансформаторах и линии, вызванных увеличением токов этих элементов при пуске. Длительность пуска двигателя в значительной степени определяется моментом инерции ротора двигателя. В свою очередь момент инерции определяется геометрическими размерами ротора. Чем меньше диаметр ротора двигателя при одной и той же его массе, тем меньше момент инерции ротора и тем меньше длительность пуска такого двигателя. Изменяя момент инерции ротора, можно убедиться в справедливости этого утверждения.  Лабораторная работа № 5 Определение влияния параметров простейшей системы передачи электрической энергии на ударный ток линии Цель работы: исследование влияния параметров элементов электрической системы на величину ударного тока линии путем моделирования в среде MatLAB. 5.1 Рабочее задание 5.1.1 Подготовка к лабораторной работе Подготовка к работе заключается в следующем: – Используя рекомендованные для курса учебники, материал лекций и вспомогательной литературы, изучить теоретические основы вычисления токов короткого замыкания в системах передачи электрической энергии. Таблица 5.1
Окончание табл. 5.1
– По заданным в табл. 5.1 номинальным значениям напряжений источника, линии, напряжения нагрузки и ее мощности выбрать типы трансформаторов и линии электропередач простейшей системы, схема которой представлена на рис. 5.1. Примечание. Схема составлена на основании предположения, что источником электрической энергии для системы является магистральная сеть.  Рис. 5.1 – Составить схему замещения простейшей цепи. Рекомендуется привести параметры элементов системы к линии электропередачи. При составлении схемы замещения не пренебрегать активными сопротивлениями элементов. Сопротивление нагрузки считать активным. Сопротивление нагрузки вычислить по заданной мощности и номинальному напряжению. – Используя традиционные методы расчета электрических цепей, вычислить ток короткого замыкания линии. Место короткого замыкания показано на схеме. – Вычислить ударный ток линии, используя результаты предыдущих расчетов.  Рис. 5.2 – 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». На рис. 5.2 представлена модель простейшей системы передачи электрической энергии. Сопротивление нагрузки считать активным. |