Испытания генераторів постійного струму методом взаємної индукции

Министерство спільного освітнього і професійного образования.

Російської федерации.

Уфимський державний авіаційний технічний университет.

Кафедра: ЕЛА і НТ.

ЗВІТ ПО ПРАКТИКЕ.

Виконав студент грн. ЭЛА-411.

Галяутдинов Т.З.

Прийняв преподаватель.

Утляков Г. Н.

Уфа-2003г.

Испытания електричних машин під навантаженням проводяться визначення ККД безпосереднім методом, при настроюванні комутації і її перевірці в машинах постійного струму і коллекторных машинах змінного струму, при випробуваннях на нагрівання і найчастіше під час проведення випробувань на надійність. Відповідно до ГОСТ-25 000−81 при випробуваннях використовуються методи безпосередньої чи непрямої навантаження. При методі безпосередньої навантаження машина випробовується в номінальному режимі роботи, який відрізняється з посади за умов. Метод безпосередньої навантаження електричних машин може бути реалізовано трьома способами: без віддачі і з віддачею енергії в мережу, і навіть шляхом взаємної навантаження машин. З використанням методу непрямої навантаження в машині штучно створюється теплової режим, відповідний роботі у номінальних умовах. Це досягається шляхом чергування режимів холостого ходу і короткого замикання. Робота машини у разі відрізняється з посади у реальних умовах і такий спосіб навантаження то, можливо рекомендований під час проведення випробувань машин постійного струму і синхронних машин на нагрівання, а ряді випадків на надежность.

Випробування генераторів постійного струму методом взаємної индукции.

Метод розробили Г. К Жерве і Ю. Л. Цирлиным авторське свідчення № 222 521 Н02К15/00 від 14,08,67 г.

«Спосіб випробування синхронних машин шляхом взаємної нагрузки».

Виписка з авторського свідоцтва: Спосіб випробування синхронних машин шляхом взаємної навантаження із застосуванням двигуна покриття втрат, особливий тим, що із метою спрощення до двох взаємно завантаженим синхронним машинам паралельно приєднують третю синхронну машину потужність який менше половини испытуемой машини жодну з синхронних машин обертають приводним двигуном, причому необхідний режим роботи испытуемой машини встановлюють спільним регулюванням струмів порушення всіх трьох синхронних машин.

При випробуваннях методом взаємної навантаження дві електричні машини з'єднуються між собою механічно і електрично і підключаються до зовнішньому джерелу енергії. Один із машин працює у режимі генератора і віддає всю яку вироблено енергію інший машині, яка працює у режимі двигуна і витрачає всю механічну енергію на обертання першої машини. При взаємної навантаженні двох трансформаторів вони включаються паралельно, а їх первинні обмотки з'єднані із загальним джерелом харчування або сетью.

Витрата енергії при випробуваннях методом взаємної навантаження визначається суммарными втратами на обох піддослідних машинах чи трансформаторах. Компенсація цих втрат здійснюється від зовнішнього джерела електричної чи механічної енергії чи то з обох джерел одночасно. Коли ж врахувати що ККД електричних машин середньої та великої потужності становить 90% і більш, а трансформаторів понад 95%, то виявиться, що з допомогою обмеженого джерела потужності (10−20% потужності однієї испытуемой машини чи трансформатора) можна відчувати дві потужні електричні машини одночасно. Остання обставина є важливим гідністю методу взаємної навантаження, оскільки дозволяє істотно зменшити витрати енергії на испытания.

При випробуваннях машин постійного струму методом взаємної навантаження можна використовувати три способу запровадження контур піддослідних машин енергії, яка потрібна на компенсації втрат: паралельне і послідовне включення джерела електричної енергії, і навіть підключення механічного джерела энергии.

[pic].

Мал.1. Принципова схема випробування машин постійного струму методом взаємної навантаження при паралельному (чи послідовному (б) включенні джерела електричної енергії і за підключенні механічного джерела енергії (в).

З використанням способу паралельного включення джерела електричної енергії обидві машини — двигун ІД і генератор ІГ (мал.1, а) з'єднуються друг з одним механічно і до них підводиться харчування від генератора постійного струму ГПТ необхідного напруги, приводимого у обертання двигуном Д. Ланцюги порушення всіх трьох машин постійного струму включені незалежно від якірних ланцюгів і мал.1 не показаны.

Після включення рубильника Р1 здійснюється пуск порушеної двигуна ІД з допомогою пускового реостату чи шляхом плавного збільшення напруги не вдома генератора постійного струму ГПТ. Після досягнення заданої частоти обертання п1 збуджують випробовуваний генератор ІГ до номінального напруги, відповідного напрузі генератора ГПТ. Контроль над виконанням цього умови здійснюється з допомогою вольтметра, включеного на затискачі рубильника Р2. Після вирівнювання напруг (показання вольтметра у разі рівні нулю) рубильник Р2 замикається і генератор ІГ включається паралельно генератору ГПТ.

Нагружение піддослідних машин здійснюється шляхом збільшення порушення генератора ІГ і послаблення порушення двигуна ІД. Для підтримки заданою рівня напруги харчування одночасно необхідно регулювати порушення генератора ГПТ. При паралельному включенні джерела харчування напруга піддослідних машин однаково з балансу їх потужностей получаем.

[pic] де Iг, Iд — струми в ланцюгах якорів генератора і двигателя;

?р, ?буд — ККД генератора і двигателя.

З наведеного висловлювання слід, що безпосереднє відношення струмів в ланцюгах якорів двигуна і генератора більше одиниці, і назад пропорційно твору ККД цих машин, тому за номінальної навантаженні двигуна генератор виявляється недогруженным, а за номінальної навантаженні генератора двигун перегружается.

З використанням способу послідовного включення джерел харчування якоря допоміжного генератора постійного струму ГПТ і піддослідних машин ІГ і ІД з'єднуються послідовний у замкнутий контур (рис. 1, б).

У ланцюгах обмоток порушення встановлюється таке значення струму, якій у режимі холостого ходу відповідає номінальне напруга UH. Відтак двигуна із частотою обертання п2 наводиться в рух генератор ГПТ і завдяки плавного збільшення його напруги здійснюється розгін піддослідних машин до номінальною частоти обертання п1. Після цього збільшують напруга машини, призначеної до іспиту як генератора, і зменшують напруга машини, призначеної до іспитів в режимі двигуна, встановлюючи струм якорів ІД, ІГ і ГПТ, рівним номінальному Iн або будь-кому необхідному значенням I.

Номінальне напруга допоміжного генератора ГПТ має быть.

[pic].

[pic]— сумарні втрати у схемою не враховуючи втрат на порушення (Вт), оскільки порушення всіх трьох машин потрібно було независимым.

З другого закону Кирхгофа можна записать.

[pic] (*).

Ед, Ег — ЭДС піддослідних двигуна і генератора, В;

2гг> 2гд — сумарні активні опору якірних ланцюгів генератора і двигуна, Ом.

Оскільки Uгпт перевищує величину I (Srг + Srд), за номінальної навантаженні генератора ІГ двигун ІД буде перезбуджений, а за номінальної навантаженні двигуна генератор виявляється невозбужденным.

З використанням способу підключення механічного джерела енергії випробовувані машини ІГ і ІД механічно з'єднуються зі допоміжним двигуном Д, з допомогою яку вони наводяться у обертання з номінальною частотою п1 (мал.1, в), після що вони порушуються до номінального напруги. Потужність допоміжного двигуна мусить бути незгірш від сумарних втрат обох піддослідних машин. Обмотки порушення піддослідних машин під'єднані до незалежному джерелу питания.

Правильність полярності піддослідних машин перевіряється по вольтметру, включеному за затискачі рубильника Р1 (за однакової кількості напруг генератора і двигуна вольтметр повинен давати нульові показання). Замикають рубильник Р1, збільшують порушення машини, призначеної до іспитів як генератора, і зменшують порушення машини, призначеної до іспитів в режимі двигуна. Для аналізованого контуру справедливо рівняння (*) при UГПТ=0, із якого випливає, що з номінальною навантаженні генератора ІГ двигун ІД буде недовозбужден, а за номінальної навантаженні двигуна генератор доводиться перевозбуждать.

Спосіб підключення механічного джерела енергії особливо придатний випробування потужних генераторів постійного струму, які випускають в вигляді многомашинных агрегатів з приводними двигунами змінного струму, які у цьому випадку грають роль допоміжних (Д).

При випробуваннях синхронних машин методом взаємної навантаження їх запуск, зазвичай, здійснюється з допомогою розгінного двигуна, з допомогою якого компенсуються втрати у синхронних машинах, і знижується нанівець споживання активної енергії із електромережі змінного струму, паралельно з якої працюють на машини. За аналогією з машинами постійного струму при випробуваннях синхронних машин використовуються способи паралельного включення джерела харчування і підключення механічного джерела энергии.

Регулювання активної потужності з'єднаних механічно двох синхронних машин за її паралельну роботу загальну мережу можливе лише шляхом взаємного зсуву роторів чи статоров цих машин, що зумовлює поворот вектора e10 на кут ?.

[pic] Поворот статора для машин середньої та великої потужності мало застосовується через громіздкість і ненадійності пристроїв механічного повороту. Поворот роторів порівняно просто здійснити при механічному поєднанні валів з допомогою муфт. Для можливостей регулювання число отворів в муфтах повинен мати можливо, більше загальних сомножителей із кількістю полюсів синхронної машини. Попри простоту, вказаний спосіб дозволяє регулювати навантаження дискретно (сходами), крім того, зміна навантаження можна проводити тільки після зупинки машин.

[pic].

Рис. 2 Принципова схема випробування асинхронних машин методом взаємної навантаження при паралельному включенні джерела питания.

У той самий час поворот вектора ЭДС холостого ходу то, можливо здійснено електромагнітним шляхом. Нині отримали поширення синхронні машини з продольно-поперечным порушенням і асинхронизированные синхронні машини, мають на роторе не однофазную обмотку порушення постійного струму, а двохчи трифазну обмотку порушення. Шляхом регулювання у тих обмотках струму порушення можна плавно регулювати кут між вектором потоку порушення та «подовжньої» віссю машини, отже, і кут навантаження. Потужність турбогенераторів з продольно-поперечной системою порушення досягла 500 МВт, що дозволяє відчувати дуже великі синхронні машины.

Що стосується реактивної навантаження одне з двох синхронних машин може працювати у режимі генератора, іншу — як споживача реактивної потужності. Зазначимо лише, що у режимі недовозбуждения із нульовим струмом порушення навіть синхронні компенсатори відповідно до ГОСТ 609–75 «Компенсатори синхронні. Загальні технічні вимоги» споживають лише 50—60% номінальною потужності, що потребує установки у разі додаткової реактивної нагрузки.

При випробуваннях асинхронних машин методом взаємної навантаження безпосереднє з'єднання їх валів виявляється неможливим, оскільки частоти обертання двигуна і генератора при рівному числі полюсів різні. Поєднання проводиться за допомогою механічної передачі, а задані частоти обертання реалізуються добором діаметрів шківів, встановлюваних на валах піддослідних машин, чи передатного відносини редуктора. Наголосимо також на, що потужність асинхронної машини за незмінної напрузі залежить від величини ковзання, тому спосіб підключення механічного джерела енергії у разі виявляється неприйнятним. Застосовується лише спосіб паралельного включення джерела питания.

Піддослідні двигун ІД і генератор ІГ включені загальну мережу (рис. 2). Їх ротори пов’язані ремінної передачею, отже частота обертання двигуна отрута виявляється менше, а частота обертання генератора пГ більше синхронної. У цьому потужність генератора в аналізованої схемою менше потужності двигуна у сумі втрат. Через війну за номінальної навантаженні генератора ІГ двигун ІД виявляється перевантаженим, а за номінальної навантаженні двигуна навантаження генератора менше номинальной.

Список використовуваної литературы:

1. Жерве Г. К. Промислові випробування електричних машин.-Л.:

Энергоатомиздат. 1984.

2. Котеленець Н. Ф., Кузнєцов Н. Л. Випробування і надійність електричних машин. -М.: Высш.шк., 1988.

3. Голдберг О. Д. Випробування електричних машин.-М.: Высш.шк.2000.