Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Синхронды генераторлар

18468
знаков
2
таблицы
3
изображения

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС №1

Тақырып «Синхронды генераторлар»

Синхронды машинаның өзіне тән белгісі –ротордың айналу жиілігі п1 мен статор орамасындағы айнымалы тоқтың жиілігі f1 арасындағы қатты байланыс болып табылады:

image001.jpg

Яғни, синхронды машинаның статоры мен роторында айналатын магнит өрістер бірдей жиілікпен синхронды айналады.

Синхронды машиналар құрылысы бойынша айқындалған полюсті және айқындалмаған полюсті болып екіге бөлінеді. Айқындалған полюсті синхронды машинаның роторында полюстер айқын көрсетіледі және тұрақты тоқтан қоректенетін қоздыру орамасының орамдары орналасады. Мұндай машинаның өзіне тән белгісі –бойлық өспен (полюстердің өсі) өтетін және көлденең өспен (полюс аралық кеңістіктен өтетін ось) өтетін магниттік кедергілер әртүрлі болады және dd бойлық өспен өтетін статор ағынының магнит кедергісі qq көлденең өспен өтетін статор ағынының магнит кедергісінен едәуір аз.

Айқындалмаған синхронды машинада бойлық және көлденең өстермен өтетін магнит кедергілері бірдей болады, өйткені ауалық саңылау статордың периметрі бойынша бірдей.

Машина жұмыс жасаған кезде статор орамасында ЭҚК индукцияланады және максималды мәні image002.jpg магнит қозғағыш күшті (МҚК) тудыратын тоқтар өтеті.

Бұл МҚК айналмалы магнит өрісін тудырады, ал машинаның ауалық саңылауында δ таралу графигі ротордың құрылысына байланысты әр полюстік бөліктің τ шегінде магнитті индукция пайда болады (сурет 1.1).

image003.jpg

Сурет 1.1. Айқындалмаған (а) және айқындалған (б) синхронды машинаның көлденең өспен өтетін магнит индукциясының таралу графиктері:

1 –МҚК графигі; 2 –магнит индукциясының графигі

Айқындалған полюсті синхронды машиналар үшін кернеу теңдеуі:

image004.jpg

мұнда image005.jpg -синхронды машинаның негізгі магнит ағынына Ф0 пропорционал негізгі ЭҚК; image006.jpg -синхронды машинаның бойлық ось якорь реакциясының МҚК-не image007.jpg пропорционал бойлық ось якорь реакциясының ЭҚК-і; image008.jpg - синхронды машинаның көлденең ось якорь реакциясының МҚК-не image009.jpg пропорционал көлденең ось якорь реакциясының ЭҚК-і; image010.jpg -шашыранды магнит ағынына Фσ негізделген шашыранды ЭҚК, бұл ЭҚК-тің шамасы статор орамасының шашыраңды индуктивті кедергісіне х1 пропорционал:

image011.jpg

image012.jpg -статордың фазалық орамасында активті кернеудің түсуі. Әдетте бұл шаманың мәні аз болуына байланысты ескерілмейді.

Айқындалмаған синхронды машина үшін кернеудің теңдеуі:

image013.jpg

мұнда

image014.jpg

image015.jpg -айқындалмаған синхронды машина якорь реакциясының ЭҚК-і.

Қарастырылған кернеудің теңдеуі кернеудің векторлық диаграммасына сәйкес келеді. Бұл диаграммаларды машинаның негізгі ЭҚК Е0 мәнін немесе статор орамасының кернеу U1 мәнін анықтау үшін тұрғызады. Кернеудің бұл теңдеуі және оларға сәйкес векторлық диаграммалар индуктивті кедергі шамасының азаюына әсер ететін синхронды машинаның магнит өткізгішіндегі магниттік қанығуды ескермейді. Бұл қанығуды есептеу күрделі, сондықтан синхронды машинаның кернеуі мен ЭҚК есептеу кезінде, синхронды машина жүктелген кезде якорь реакциясының әсерінен болатын магнитті жүйенің қанығу күйін ескеретін ЭҚК-тің тәжірибелік диаграммасын пайдаланады. ЭҚК-ң тәжірибелік диаграммасын тұрғызған кезде якорь реакциясының магниттеуші күшін бойлық және көлденең құраушыларға ажыратпайды, сондықтан бұл диаграмма айқындалған және айқындалмаған машиналарды есептеген кезде қолданылуы мүмкін.

Торапқа параллель қосылған синхронды генераторларға немесе синхронды қозғалтқыштарға қатысты есептерді шығарған кезде, электрмагнитті моменттің М жүктеме бұрышына θ тәуелділігін көрсететін синхронды машинаның бұрыштық сипаттамаларын қолданады. Айқындалған полюсті синхронды машиналарда екі момент әсер етеді: негізгі Мосн және реактивті Мр, ал айқындалмаған полюсті машиналарда –тек негізгі момент:

image016.jpg;

image017.jpg.

Жүктеме бұрышы θном номиналды моментке Мном сәйкес келеді. Синхронды машинаның максималды моменті желімен параллель жұмыс істейтін синхронды генераторлар мен синхронды қозғалтқыштар үшін маңызды мәні бар синхронды машинаның жүктемелік қабілетін анықтайды. Айқындалмаған синхронды машиналарда максималды момент θ=90o жүктеме бұрышына cәйкес келсе, айқындалған полюсті машиналарда θкр>90o және көбіне машинаның негізгі және реактивті электрмагнитті моменттеріне байланысты 60-80o құрайды.

Айқындалған полюсті синхронды машиналардың асқын жүктемелік қабілетін анықтайтын шектік жүктеме бұрышын есептеу үшін:

image018.jpg

мұнда

image019.jpg

Синхронды машиналардың параметрлерін есептеген кезде, тұрақты жүктеме Р2 кезіндегі статор тоғының I1 қоздыру орамасындағы тоққа Iв тәуелділігін көрсететін U-тәрізді сипаттама қолданылады. Бұл ретте статор тізбегіндегі тоқтың өзгерісі image020.jpg, оның реактивті құраушысы есебінен image021.jpg болады. Сондықтан қоздыру тоғының Iв шамасын реттеу, тек статор тоғының емес, сонымен қатар қуат коэффициентін cosφ де қатар өзгертумен жүргізіледі. Статор тоғының активті құраушысы image022.jpg бұл кезде өзгеріссіз болады. Асқын қоздыру режимін image023.jpg тудырып, кернеуге image024.jpg қатысты желі тоғының image025.jpg фаза бойынша озуын тудырады. Ол желідегі қуаттар коэффициентін арттырады.

Синхронды машинадағы энергетикалық сипаттамалар оның жұмыс режиміне тәуелді. Егер машина генератор режимінде жұмыс істесе, онда генераторға жеткізілген механикалық қуат жетекті қозғалтқыштың айналу моментімен М1 және айналу жиілігімен п1 анықталады:

image026.jpg

Осы қуаттың бір бөлігі механикалық Рмех, магниттік Рм және қосымша Рд шығындарға кетеді. Егер генератордың қозуы жетекті қозғалтқыш айналдыратын қоздырғыштан жүргізілсе, онда аталған шығындарға қоздырудан келетін шығын да қосылады:

image027.jpg

мұнда image028.jpg және image029.jpg -қоздыру тізбегіндегі кернеу мен тоқ; image030.jpg -қоздырғыштың ПӘК.

Аталған шығындарды алғаннан кейінгі қалдық қуат, генератордың статорына электрмагнитті жолмен берілетін генератордың электрмагнитті қуаты Рэм болып табылады. Генератордың шығысындағы пайдалы қуат Р2 электрмагнитті қуаттан статор орамасындағы электрлік шығынның шамасына аз:

image031.jpg

Синхронды генератордың қосынды қуаты:

image032.jpg

Генератордың пайдалы қуаты:

image033.jpg

мұнда image034.jpg -генератордың шығысындағы толық қуат, ВА; image035.jpg -генератордың жүктеме тізбегіндегі қуаттар коэффициенті.

Егер синхронды машина қозғалтқыш режимінде жұмыс істесе, онда шығындар бұрығысынша қалады, бірақ қозғалтқыштың кірісіндегі электрлік қуат:

image036.jpg

ал қозғалтқыштың шығысындағы қуат механикалық қуат болып табылады:

image037.jpg

Синхронды машинаның пайдалы әсер коэффициенті:

image038.jpg

ТАПСЫРМАЛАР

Тапсырма 1.1. Үшфазалы синхронды генератордың параметрлері (кесте 1.1):

-50 Гц жиілік кезіндегі номиналды шығыстық (желілік) кернеу U1ном=330кВА;

-статор орамасы «жұлдызшамен» жалғанылған;

-статордың номиналды тоғы I1ном;

ном номиналды жүктеме кезіндегі генератордың ПӘК-і;

-полюстер саны 2р;

-генератордың кірісіндегі қуат Рном;

-номиналды жүктеме режиміндегі қуаттардың қосындысы ΣРном;

-шығыстағы толық номиналды қуат S2ном;

-генераторға қосылған жүктемелердің қуаттар коэффициенті cosφ1ном;

-генератор номинал жүктелген кездегі бірінші реттік қозғалтқыштың айналу моменті М1ном.

Мәндері 1.1-ші кестеде көрсетілмеген параметрлерді анықтау қажет.

Кесте 1.1.

Параметрлер

Нұсқалар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Sном, кВА

230

-

270

470

-

600

780

450

700

500

U1ном, кВ

3,3

3,2

0,4

-

0,7

3,2

6,3

0,4

-

3,2

ηном, %

90

-

-

91

90

93

-

-

93

92

4

8

-

6

10

12

с6

-

6

10

Рном, кВт

-

-

206

-

-

-

667,4

369,5

-

-

ΣРном, кВт

-

27

18

-

-

-

-

-

-

-

cosφ1ном

0,87

-

0,85

0,9

-

0,92

-

0,9

0,92

0,85

I1ном, А

-

72,2

-

43,1

190

-

-

-

64,2

-

Р1ном, кВт

-

340

-

-

190

-

717,6

-

-

-

М1ном, Н∙м

-

-

-

-

-

-

-

7735

-

-

Шешімі:

1. Генератордың шығысындағы пайдалы қуат:

image039.jpg

2. Генератордың кіріс қуаты:

image040.jpg

3. Шығындылар қосындысы:

image041.jpg

4. Номиналды режимдегі статор тоғы:

image042.jpg

5. 2р=6 және f1=50Гц тоқ жиілігі кезіндегі синхронды айналу жиілігі:

image043.jpg айн/мин.

6. Номиналды жүктеме режимінде роторы синхронды айналу жиілігімен айналатын генератор үшін қажетті жетекті қозғалтқыштың моменті:

image044.jpg

Тапсырма 1.2. 1.2-ші кестеде айқындалған полюсті үшфазалы синхронды генератордың техникалық параметрлері берілген:

-генератордың негізгі ЭҚК-і (фазалық мәні) Е0;

-генератор жүктемесінің номиналды тоғы (фазалық) I1ном;

-негізгі ЭҚК Е0 пен image045.jpg жүктеме тоғының (активті-индуктивті жүктеме) векторлары арасындағы фазалық ығысу бұрышы ψ1;

-статор орамасынан таралатын х1 индуктивті кедергі, бойлық ось бойындағы якорь реакциясының хad индуктивті кедергісі, көлденең ось бойындағы якорь реакциясының хaq индуктивті кедергісі.

Генератордың векторлық диаграммасын тұрғызып, номиналды кернеу U1ном, генератордың шығысындағы номиналды толық Sном және активті Рном қуаттардың мәндерін және жүктемені тастаған кездегі кернеудің өзгерісін ΔUном анықтау қажет. Тоқтың жиілігі 50Гц; статордың орамасы «жұлдызша» жалғанылған, ал статордың активті кедергісін ескермеуге болады.

Кесте 1.2.

Параметрлер

Нұсқалар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

E0, B

290

275

284

298

260

265

290

280

275

260

I1ном, А

90

90

108

120

36

28

140

54

90

36

Ψ1, град

48

48

50

45

55

48

54

50

48

55

х1, Ом

0,52

0,15

0,12

0,08

0,44

0,48

0,07

0,07

0,12

0,52

хad, Ом

1,0

1,32

1,24

1,18

1,65

1,82

1,07

1,07

1,24

1,0

хaq, Ом

0,74

0,55

0,48

0,32

1,15

1,22

0,90

0,90

0,48

0,74

Шешімі:

1. Айқын полюсті синхронды генератор кернеуінің теңдеуі:

image046.jpg,

2. Бойлық ось бойындағы якорь реакциясының ЭҚК-і:

image047.jpg.

3. Көлденең ось бойындағы якорь реакциясының ЭҚК-і:

image048.jpg

4. Таралатын ЭҚК:

image049.jpg

5. Кернеудің векторлық диаграммасын келесі тәртіппен тұрғызамыз (сурет 1.2):

image050.jpg

Сурет 1.2 Активті-индуктивті жүктеме кезіндегі айқындалған полюсті синхронды генератордың ЭҚК векторлық диаграммасы

-диаграмманың бастапқы О нүктесінен еркін бағытта тоқтың I1ном векторын жүргіземіз;

- mU=2В/мм кернеудің бекітілген масштабымен осы вектордан Ψ1 бұрышпен негізгі ЭҚК векторын image005.jpg жүргіземіз;

-жүктеменің индуктивті сипаты кезіндегі якорь реакциясының магнитсіздену әсерін ескеріп, ЭҚК векторының image005.jpg соңынан кері бағытта көлденең ось бойынша якорь реакциясының ЭҚК векторын image006.jpg жүргіземіз;

-әрі қарай осы вектордың соңынан 900 бұрышпен негізгі ЭҚК векторына көлденең ось бойынша якорь реакциясының ЭҚК векторын жүргіземіз;

-содан кейін тоқ векторына 900 бұрышпен image051.jpg вектордың соңынан image052.jpg таралатын ЭҚК векторын жүргіземіз.

-диаграмманың басын (О нүктесі) image052.jpg векторының соңымен қосып, генератордың шығысындағы номиналды кернеу векторын image053.jpg аламыз.

Оның ұзындығын (115,5 мм) өлшеп және кернеу масштабына mU=2 В/мм көбейтіп, осы кернеудің мәнін анықтаймыз:

image054.jpg

Статор орамасын «жұлдызша» жалғаған кезде, статор орамасының шығысындағы желілік кернеу image055.jpg тең.

image056.jpg және image057.jpg векторлары арасындағы бұрышты өлшеп, фазалық ығысуды image058.jpg және қуаттар коэффициентін image059.jpg (индуктивті).

6. Генератордың шығысындағы толық номиналды қуат:

image060.jpg.

7. Генератордың шығысындағы активті қуат:

image061.jpg.

8. Жүктеме босатылған кезде кернеудің номиналды өзгерісі:

image062.jpg

яғни, жүктемені номиналдыдан бос жүріс режиміне дейін босатқан кезде, генератордың шығысындағы кернеу 21,2% артады.

Тапсырма 1.3. 1.2 кестеде келтірілген шамалардың мәнін пайдаланып, активті-сыйымдылықты жүктеме үшін генератордың талап етілген параметрлерін анықтау қажет; ЭҚК image005.jpg пен жүктеме тоғы image045.jpg векторлары арасындағы фазааралық ығысу бұрышын image063.jpg қабылдауға болады.

Шешімі:

1. 1.2 тапсырманы орындаған кезде мына мәндер нұсқа бойынша анықталды:

image064.jpg; image065.jpg; image066.jpg.

2. Жүктеме сыйымдылықты сипаттамада болғанда, тоқ фаза бойынша ЭҚК-тен озады, сондықтан векторлық диаграмманы тұрғызған кезде жүктеме тоғының векторы image045.jpg ЭҚК векторынан солға қарай image067.jpg бұрышқа ығысады (1.3 сурет). Жүктеменің сыйымдылықты сипаты кезінде якорь реакциясы генераторға магниттеуші сипат көрсетеді. Сондықтан image006.jpg ЭҚК векторды негізгі image005.jpg ЭҚК векторының бағытымен қояды. Қалғаны 1.3 тапсырмада диаграмманы тұрғызған кездегі векторлық диаграмманы тұрғызған тәртіпке сәйкес орындалады. Тұрғызғаннан кейін нәтижесінде ұзындығы 170 мм номиналды кернеу image056.jpg векторы алынды. Кернеудің алынған масштабы mU=2 В/мм бойынша, фазалық кернеуді image068.jpg, желілік кернеуді image069.jpg анықтаймыз. Тоқ image045.jpg және image056.jpg кернеу векторлары арасындағы фазалық ығысу бұрышы image070.jpg, қуаттар коэффициенті image071.jpg(сыйымдылық).

3. Генератордың шығысындағы толық номиналды қуат:

image072.jpg

4. Генератордың шығысындағы активті қуат:

image073.jpg

5. Жүктемені босатқан кездегі генератордың номиналды кернеу өзгерісі:

image074.jpg

Яғни, кернеуді босатқанқан кезде генератордың шығысындағы кернеу 17,6%-ға артады.

image075.jpg

Сурет 1.3 Активті-сыйымдылықты жүктеме кезіндегі айқындалған полюсті синхронды генератор кернеуінің векторлық диаграммасы

1.2 және 1.3 тапсырмалардың нәтижелерін салыстыратын болсақ, синхронды генераторлардың қасиеті (номиналды толық және активті қуаттар мәні, жүктемені босатқан кездегі номиналды кернеудің өзгерісі) жүктеменің сипатына айтарлықтай дәрежеде тәуелді болады.


Информация о реферате «Синхронды генераторлар»
Раздел: Физика
Количество знаков с пробелами: 18468
Количество таблиц: 2
Количество изображений: 3

Похожие материалы

Скачать
117061
10
5

... С2,С3 (ПЛ6) конденсаторларымен кернеу пульсациясын төмендету үшін шунтталған. МК-ВАУЗ қондырғысында (СИФУ) тиристорларымен импульсті - фазалы басқару жүйесі қолданылған. СИФУ-дың құрамына VT1, VT4 (ПЛ2, ПЛ4) триодтарындағы алты бір типті блокинг-генераторлар, блокинг- генераторларды қоректендіру үшін үш ...

0 комментариев


Наверх