Файл: Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока.pdf

Рис. 24-7. Характеристики холостого хода, короткого замыкания и U-образиая синхронного двигателя. Построение для определения рас­ четного реактивного сопротивления.

При определении характеристики холостого хода в двигатель­ ном режиме основное отличие заключается в том, что двигатель должен работать в пенагруженном состоянии от регулируемого источника напряжения при коэффициенте мощности, равном единице,

21)3

стике определяются механические потери РMci и потери в СтаДи Рс сердечника статора, как это было показано выше для асинхронных двигателей. Опытная величина потерь в стали имеет важное значе­ ние, поскольку при нарушениях технологии штамповки сегментов и сборки сердечника статора потери могут быть существенно выше расчетной величины.

Опыт установившегося трехфазного короткого замыкания про­ водится для нахождения параметров синхронной машины, добавоч­ ных потерь и определения номинального тока возбуждения.

При наличии пристроенного возбудителя последний используется в качестве тарированного двигателя для снятия характеристики

О 40 80 ПО 760 200 240 280 А

Рис. 24-9. Характеристики потерь коротко­ го замыкания синхронного двигателя в ре­ жиме генератора.

Обычно при выполнении этого опыта кратковременная перегрузка возбудителя не превышает 2—2,5 номинальной мощности, что не вызывает опасений за его сохранность. Одна из точек определяется при токе, равном или близком к номинальному. Частота вращения или частота тока (если она не слишком мала) не имеет значения для определения характеристики к. з., так как с изменением частоты линейно меняются как э. д. с. в обмотке статора, так и ее сопро­ тивление, являющееся практически чисто индуктивным, а реакция якоря является чисто размагничивающей. Это обстоятельство позво­ ляет при отсутствии возбудителя определять характеристику корот­ кого замыкания на выбеге. Однако для определения потерь корот­ кого замыкания измерения необходимо производить при номиналь­ ной частоте вращения.

294

По характеристикам холостого хода и короткого замыкания опреде­ ляется величина отношения короткого замыкания

ОКЗ = / к//„ = /во//„.„

Величина ОК.З имеет важное значение, поскольку характеризует статическую .перегружаемость двигателя и представляет интерес при сопоставлении опытных данных с расчетными. По условиям обес­

2р^16.

Характеристика короткого замыкания позволяет определить та­ кие величины, как синхронное индуктивное сопротивление по про­ дольной оси (x'd) и номинальный ток возбуждения двигателя. Определению номинального тока возбуждения .предшествует опыт снятия U-образной характеристики двигателя, т. е. кривой зависи­ мости тока статора от тока возбуждения при постоянном напряже­ нии на выводах машины и номинальной частоте (рис. 24-7). Ха­ рактеристика снимается в режиме ненагруженного двигателя путем включения испытуемой машины в сеть или подключения к генерато­ ру испытательного агрегата. При снятии характеристики напряжение сети может несколько изменяться и отличаться от номинального. Приведение данных опытной характеристики к номинальному на­ пряжению может быть выполнено графическим построением согласно ГОСТ 10Ш9-68. Обычно к номинальному напряжению приводится точка U-образной характеристики при токе статора, равном номи­ нальному. Из U-образной характеристики определяется ток возбуж­ дения /„ при номинальном токе статора /„ н строится реактивный треугольник, как это показано на рис. 24-7. Из точки А, -соответ­ ствующей току возбуждения /„ при номинальном напряжении и поминальном токе статора (в режиме перевозбуждения), влево от­ кладывается отрезок АВ, равный току возбуждения / а.к, который соответствует номинальному току статора по характеристике корот­ кого замыкания. Из точки В проводится линия ВС параллельно прямолинейной части характеристики холостого хода. Величина от­ резка CD представляет собой падение напряжения Uv в расчетном реактивном сопротивлении хр при токе, равном /„, откуда находим:

где гн = и в 'К’3 /„.

Номинальный ток возбуждения / в.н при номинальной нагрузке двигателя определяется графическим построением (рис. 24-10) как геометрическая сумма вектора тока возбуждения / пЕ, определяемого по характеристике холостого хода для напряжения, равного э. д. с. машины Е и составляющей тока возбуждения /„.я, уравновешиваю­ щей реакцию якоря и определяемой из реактивного треугольника.

295

Для мощных вертикальных двигателей эта величина обычно не превышает 30%. Опытная величина номинального тока возбуж­ дения позволяет также определить кратность максимальною вра­ щающего момента двигателя по формуле

В объем типовых испытаний синхронных вертикальных двига­ телей входит опытное определение параметров машины, главным об­ разом определение индуктивных сопротивлений как при установив­ шихся, так и при переходных режимах и постоянных времени.

Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси Xd определяется для ненасыщенного состояния двигателя. По продол-

Рис. 24-10. Определение номинального тока возбуж­ дения синхронного двигателя.

жению прямолинейной части характеристики холостого хода опре­ деляется напряжение Ех, соответствующее току возбуждения К. к

(рис. 24-7). Синхронное индуктивное сопротивление xd = £ x/ |АЗ/К,

Ом, или Xd = Xdlz, о. е.

Кроме синхронного индуктивного сопротивления Xd, которое равноценно сопротивлению прямой последовательности Xi, при ис­ пытаниях определяются индуктивное сопротивление обратной после­ довательности *2 и индуктивное сопротивление нулевой последова­ тельности двигателя Хо. Первое определяется обычно из опыта к. з.

чения хг по формуле X2= P l V 3/2кг. Ом, или Хч = хг/г, о. е., строится кривая зависимости х2=/(/кг) и для тока 1ч2= 1и определяют сопро­ тивление Хг. Сопротивление х0 определяют из опыта однофазного питания обмотки статора, соединенной в открытый треугольник, при замкнутой накоротко обмотке возбуждения, при номинальной часто­

296

жимов, производится определение параметров двигателей при неустановившихся режимах, к которым относятся внезапное короткое замыкание, пуск и др. Эти параметры используются при расчетах механической прочности машины, выборе аппаратуры для защиты двигателя и позволяют судить о поведении машины в неустановившихся режимах.

Важными параметрами, которые определяются из неустановившихся режимов являются: переходное индуктивное сопротивление по продольной оси х',1, сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси х"а, постоянные времени T'd и T"d, а также по­ стоянные времени периодической составляющей тока статора Та и обмотки возбуждения при разомкнутой обмотке статора T'd0. Эти параметры (кроме Т'ао) обычно определяются из опыта внезапного трехфазного короткого замыкания при вращении ротора двигателя от возбудителя или на выбеге машины. Напряжение холостого хода перед замыканием обмотки статора не должно превышать 0,25—0,3 номинального значения (для получения ненасыщенных значений па­ раметров) .

Постоянная времени T'dо определяется из опыта гашения поля в режиме холостого хода путем замыкания накоротко обмотки воз­ буждения. Опыт также производится при вращении ротора двигателя от возбудителя или на выбеге при разомкнутой обмотке статора.

Опыт внезапного короткого замыкания три напряжении, равном 1,05 номинального, проводится для испытания механической прочно­ сти обмотки при ударном токе короткого замыкания. Для проверки вибраций, механических напряжений и деформаций испытываемый двигатель должен быть оснащен вибродатчиками и тензометрами. После проведения этого опыта необходимо тщательно осмотреть об­ мотку и крепление ее лобовых частей.

В опытах симметричного внезапного короткого замыкания про­ изводится осциллографирование токов в трех фазах обмотки статора и в обмотке ротора (рис. 24-11). Необходимым условием проведения этих опытов является одновременность замыкания всех трех фаз обмотки статора.

Определение опытных значений индуктивных сопротивлений и постоянных времени производится из осциллограмм методами, предписанными ГОСТ 10J69-68.

Для вертикальных синхронных двигателей важное значение име­ ет опытное определение пусковых характеристик машин, поскольку условия пуска этих машин тяжелые. Начальные значения пускового тока и вращающего момента определяются из опыта включения дви­ гателя в неподвижном состоянии (с заторможенным ротором) ана­ логичного опыту к. з. асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором |(рис. 24-3). Обмотка возбуждения должна быть замкнута накоротко. Характеристики снимаются три напряжении не более 0,5£/н и токе к. з. до 3/ц. В связи с осевой несимметрией явнопо­ люсных машин измерение токов осуществляется во всех фазах.

При проведении типовых испытаний обычно производится также определение пусковых характеристик из опыта прямого пуска дви­ гателя от сети на холостом ходу с обмоткой возбуждения, замкнутой

297