Реферат: Испытания генераторов постоянного тока методом взаимной индукции

Министерство общего ипрофессионального образования

Российской федерации

Уфимский государственныйавиационный технический университет.

Кафедра: ЭЛА и НТ

ОТЧЕТПО ПРАКТИКЕ

Выполнил студент гр. ЭЛА-411 Галяутдинов Т.З.

Принял преподаватель Утляков Г.Н.

Уфа-2003г.

Введение.

Испытанияэлектрических машин под нагрузкой проводятся для определения КПДнепосредственным методом, при настройке коммутации и её проверке в машинах постоянного тока и коллекторныхмашинах переменного тока, при испытаниях на нагревание и часто при проведениииспытаний на надёжность. В соответствии с ГОСТ-25000-81 при испытанияхиспользуются методы непосредственной иликосвенной нагрузки. При методе непосредственной нагрузки машинаиспытывается в номинальном режимеработы, который не отличается от работы в реальных условиях. Методнепосредственной нагрузки электрических машин может быть реализован тремя способами:без отдачи и с отдачей энергии в сеть, а также путём взаимной нагрузки машин.

Прииспользовании метода косвенной нагрузкив машине искусственно создаётся тепловой режим, соответствующий работе вноминальных условиях. Это достигается путём чередования режимов холостого ходаи короткого замыкания. Работа машины в этом случае отличается от работы вреальных условиях и такой способ нагрузки может быть рекомендован припроведении испытаний машин постоянного тока и синхронных машин на нагревание, ав ряде случаев на надежность.

Испытания генераторов постоянноготока методом взаимной индукции.

Метод был разработан Г.К Жерве и Ю.Л.Цирлиным авторское свидетельство №222521 Н02К15/00 от 14,08,67г

«Способ испытания синхронныхмашин путём взаимной нагрузки»

Выписка из авторскогосвидетельства: Способ испытания синхронных машин путём взаимной нагрузки сприменением двигателя для покрытия потерь, отличается тем, что с цельюупрощения к двум взаимно нагруженным синхронным машинам параллельноприсоединяют третью синхронную машину мощность который не меньше половины испытуемой машины одну из синхронных машин вращают приводнымдвигателем, причем требуемый режим работы испытуемой машины устанавливаютсовместным регулированием токов возбуждения всех трёх синхронных машин.

При испытаниях по методувзаимной нагрузки две электрические машины соединяются между собой механическии электрически и подключаются к внешнему источнику энергии. Одна из машинработает в режиме генератора и отдаётвсю вырабатываемую энергию другой машине, которая работает в режиме двигателя ирасходует всю механическую энергию на вращение первой машины. При взаимнойнагрузке двух трансформаторов онивключаются параллельно, а их первичные обмотки соединены с общим источником питанияили сетью.

Расход энергии прииспытаниях по методу взаимной нагрузки определяется суммарными потерями в обеихиспытуемых машинах или трансформаторах. Компенсация этих потерь осуществляетсяот внешнего источника электрической или механической энергии или от обоихисточников одновременно. Если учесть что КПД электрических машин средней ибольшой мощности составляет 90% и более, а трансформаторов свыше 95%, тоокажется, что с помощью ограниченного источника мощности (10-20% мощности одной испытуемой машины илитрансформатора) можно испытывать две крупные электрические машины одновременно.Последнее обстоятельство является важным достоинством метода взаимной нагрузки,так как позволяет существенно уменьшить затраты энергии на испытания.

При испытаниях машинпостоянного тока по методу взаимной нагрузки могут быть использованы триспособа введения в контур испытуемых машин энергии, необходимой для компенсациипотерь: параллельное и последовательное включение источника электрическойэнергии, а также подключение механического источника энергии.

Рис.1. Принципиальная схемаиспытания машин постоянного тока по методу взаимной нагрузки при параллельном(а) и последовательном (б) включении источника электрической энергии ипри подключении механического источника энергии (в)

При использовании способапараллельного включения источника электрической энергии обе машины —двигатель ИД и генератор ИГ (рис.1, а) соединяются друг сдругом механически и к ним подводится питание от генератора постоянного тока ГПТтребуемого напряжения, приводимого во вращение двигателем Д. Цепивозбуждения всех трех машин постоянного тока включены независимо от якорныхцепей и на рис.1 не показаны.

После включениярубильника Р1 осуществляется пуск возбужденного двигателя ИД спомощью пускового реостата или путем плавного увеличения напряжения на выходегенератора постоянного тока ГПТ. После достижения заданной частотывращения п1 возбуждают испытуемый генератор ИГ до номинальногонапряжения, соответствующего напряжению генератора ГПТ. Контроль завыполнением этого условия осуществляется с помощью вольтметра, включенного назажимы рубильника Р2. После выравнивания напряжений (показаниявольтметра в этом случае равны нулю) рубильник Р2 замыкается и генераторИГ включается параллельно генератору ГПТ.

Нагружение испытуемыхмашин осуществляется путем увеличения возбуждения генератора ИГ иослабления возбуждения двигателя ИД. Для поддержания заданного уровнянапряжения питания одновременно необходимо регулировать возбуждение генератораГПТ. При параллельном включении источника питания напряжение испытуемыхмашин одинаково и из баланса их мощностей получаем

где Iг, Iд —токи в цепях якорей генератора и двигателя;

ηг, ηд— КПД генератора идвигателя.

Из приведенного выраженияследует, что отношение токов в цепях якорей двигателя и генератора большеединицы и обратно пропорционально произведению КПД этих машин, поэтому приноминальной нагрузке двигателя генератор оказывается недогруженным, а приноминальной нагрузке генератора двигатель перегружается.

При использовании способапоследовательного включения источников питания якоря вспомогательногогенератора постоянного тока ГПТ и испытуемых машин ИГ и ИД соединяютсяпоследовательно в замкнутый контур (рис. 1, б).

В цепях обмотоквозбуждения устанавливается такое значение тока, которому в режиме холостогохода соответствует номинальное напряжение UH. Затем от двигателя счастотой вращения п2 приводится в движение генератор ГПТ и засчет плавного увеличения его напряжения осуществляется разгон испытуемых машиндо номинальной частоты вращения п1. После этого увеличивают напряжениемашины, предназначенной к испытанию в режиме генератора, и уменьшают напряжениемашины, предназначенной к испытаниям в режиме двигателя, устанавливая токякорей ИД, ИГ и ГПТ, равным номинальному Iнили любому требуемому значениюI.

Номинальное напряжениевспомогательного генератора ГПТ должно быть

<img src="/cache/referats/13436/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">— суммарные потери в схеме безучета потерь на возбуждение (Вт), поскольку возбуждение всех трех машинполагается независимым.

На основании второгозакона Кирхгофа можно записать

<img src="/cache/referats/13436/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> (*)

Ед, Ег— ЭДС испытуемых двигателя и генератора, В;

2гг> 2гд— суммарные активные сопротивления якорных цепей генератора и двигателя, Ом.

Поскольку Uгптпревышает величину I(∑rг+ ∑rд), при номинальнойнагрузке генератора ИГ двигатель ИД будет перевозбужден, а приноминальной нагрузке двигателя генератор оказывается невозбужденным.

При использовании способаподключения механического источника энергии испытуемые машины ИГ и ИДмеханически соединяются со вспомогательным двигателем Д, с помощьюкоторого они приводятся во вращение с номинальной частотой п1 (рис.1,в), после чего они возбуждаются до номинального напряжения. Мощностьвспомогательного двигателя должна быть не меньше суммарных потерь обеихиспытуемых машин. Обмотки возбуждения испытуемых машин подключены к независимомуисточнику питания.

Правильность полярностииспытуемых машин проверяется по вольтметру, включенному за зажимы рубильника Р1(при равенстве напряжений генератора и двигателя вольтметр должен даватьнулевые показания). Замыкают рубильник Р1, увеличивают возбуждениемашины, предназначенной к испытаниям в режиме генератора, и уменьшаютвозбуждение машины, предназначенной к испытаниям в режиме двигателя. Длярассматриваемого контура справедливо уравнение (*) при UГПТ=0, из которого следует,что при номинальной нагрузке генератора ИГ двигатель ИД будетнедовозбужден, а при номинальной нагрузке двигателя генератор приходитсяперевозбуждать.

Способ подключениямеханического источника энергии особенно пригоден для испытания мощныхгенераторов постоянного тока, которые выпускаются в виде многомашинныхагрегатов с приводными двигателями переменного тока, которые в этом случаеиграют роль вспомогательных (Д).

При испытаниях синхронныхмашин по методу взаимной нагрузки их запуск, как правило, осуществляется спомощью разгонного двигателя, за счет которого компенсируются потери всинхронных машинах, и снижается до нуля потребление активной энергии из сетипеременного тока, параллельно с которой работают машины. По аналогии с машинамипостоянного тока при испытаниях синхронных машин используются способыпараллельного включения источника питания и подключения механического источникаэнергии.

Регулирование активноймощности соединенных механически двух синхронных машин при их параллельнойработе на общую сеть возможно лишь путем взаимного сдвига роторов или статоровэтих машин, что обусловливает поворот вектора e10 на угол θ.

<img src="/cache/referats/13436/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> Поворот статора для машинсредней и

большой мощностипрактически не применяется из-за громоздкости и ненадежности устройствмеханического поворота. Поворот роторов сравнительно просто осуществить примеханическом соединении валов с помощью муфт. Для расширения возможностейрегулирования число отверстий в муфтах должно иметь возможно больше общихсомножителей с числом полюсов синхронной машины. Несмотря на простоту,указанный способ позволяет регулировать нагрузку дискретно (ступенями), а, крометого, изменение нагрузки можно осуществлять только после остановки машин.

Рис.2 Принципиальная схема испытания асинхронныхмашин по методу взаимной нагрузки при параллельном включении источникапитания

В то же время поворот вектора ЭДС холостого хода может быть осуществлен электромагнитным путем. В настоящее времяполучили распространение синхронные машины с продольно-поперечным возбуждениеми асинхронизированные синхронные машины, имеющие на роторе не однофазнуюобмотку возбуждения постоянного тока, а двух- или трехфазную обмоткувозбуждения. Путем регулирования в этих обмотках тока возбуждения можно плавно регулировать угол между вектором потока возбуждения и «продольной» осью машины, а следовательно, и угол нагрузки. Мощность турбогенераторов с продольно-поперечной системой возбуждениядостигла 500 МВт, что позволяет испытывать весьма крупные синхронные машины.

В случае реактивнойнагрузки одна из двух синхронных машин может работать в режиме генератора, адругая — в режиме потребителя реактивной мощности. Укажем лишь, что в режименедовозбуждения с нулевым током возбуждения даже синхронные компенсаторы всоответствии с ГОСТ 609—75 «Компенсаторы синхронные. Общие техническиетребования» потребляют лишь 50—60% номинальной мощности, что требует установкив этом случае дополнительной реактивной нагрузки.

При испытанияхасинхронных машин по методу взаимной нагрузки непосредственное соединение ихвалов оказывается невозможным, так как частоты вращения двигателя и генераторапри равном числе полюсов различны. Соединение производится с помощьюмеханической передачи, а заданные частоты вращения реализуются подборомдиаметров шкивов, устанавливаемых на валах испытуемых машин, или передаточногоотношения редуктора. Отметим также, что мощность асинхронной машины при неизменномнапряжении зависит только от величины скольжения, поэтому способ подключениямеханического источника энергии в данном случае оказывается неприемлемым.Применяется лишь способ параллельного включения источника питания.

Испытуемые двигатель ИДи генератор ИГ включены на общую сеть (рис. 2). Их роторы связаныременной передачей, так что частота вращения двигателя ядоказывается меньше, а частота вращения генератора пГ больше синхронной. Приэтом мощность генератора в рассматриваемой схеме меньше мощности двигателя насумму потерь. В результате при номинальной нагрузке генератора ИГ двигательИД оказывается перегруженным, а при номинальной нагрузке двигателянагрузка генератора меньше номинальной.

Список используемой литературы:

1.

Жерве Г.К. Промышленные испытания электрическихмашин.-Л.: Энергоатомиздат. 1984.

2.

КотеленецН.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надёжность электрических машин. –М.: Высш.шк., 1988.

3.

ГолдбергО.Д. Испытания электрических машин.-М.: Высш.шк.2000.

еще рефераты

Еще работы по технике

Реферат по технике

Скребковые конвейеры

29 Августа 2013