Определение и методом малого скольжения

Синхронные индуктивные сопротивления по продольной оси и по поперечной оси представляют собой индуктивные сопротивления обмотки якоря, когда поле якоря и ротор (индуктор) вращаются синхронно и ось поля якоря в первом случае совпадает с продольной осью ротора d, во втором – с поперечной осью ротора q. Оси d – это оси полюсов возбуждения, оси q – оси межполюсных пространств, которые располагаются между осями d.

Индуктивное сопротивление по продольной оси обусловлено потоком реакции якоря по продольной оси d и потоком рассеяния от токов якоря прямой последовательности. Поле якоря от токов прямой последовательности вращается в направлении вращения ротора и по отношению к нему оказывается неподвижным.

Индуктивное сопротивление по поперечной оси обусловлено потоком реакции якоря по поперечной оси q и потоком рассеяния от токов якоря прямой последовательности.

Индуктивные сопротивления и не являются постоянными величинами, так как поток реакции якоря зависит от магнитного насыщения машины.

Индуктивное сопротивление больше индуктивного сопротивления , так как воздушный зазор по продольной оси меньше, чем по поперечной оси. В этом случае поток реакции якоря по продольной оси оказывается больше, чем аналогичный поток по поперечной оси. Поэтому индуктивные сопротивления, определяемые как отношение ЭДС самоиндукции от потока реакции якоря к току якоря, имеют указанное выше соотношение .

У неявнополюсных машин = , так как воздушный зазор в этих машинах по обеим осям d и q одинаковый и поток реакции якоря не зависит от положения оси поля якоря относительно ротора.

Величины и могут быть определены из опыта малого скольжения. Схема опыта приведена на рисунке 1. Источником напряжения служит трехфазный индукционный регулятор ИР, а приводным двигателем – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АД. В этом опыте обмотка якоря СМ питается пониженным напряжением номинальной частоты, а ротор с обесточенной обмоткой возбуждения вращается приводным двигателем в ту же сторону, что и поле, с частотой вращения, близкой к синхронной. Ввиду различия в частотах вращения ротора и поля якоря взаимное положение осей ротора и поля якоря меняется во времени. Поскольку индуктивное сопротивление обмотки якоря при совпадении оси поля с продольной осью ротора d больше, чем при совпадении с поперечной осью q ( > ), то показания амперметра А в обмотке якоря меняются соответственно перемещению ротора относительно поля. Регулируемый источник напряжения ИР является маломощным, поэтому с изменением тока в обмотке якоря меняются и показания вольтметра V 1. Таким образом, стрелки приборов амперметра и вольтметра будут совершать колебания. Наименьшее показание амперметра А и наибольшее показание вольтметра V 1 соответствуют совпадению оси поля и продольной оси ротора d; при совпадении оси поля и поперечной оси ротора q, наоборот, ток будет максимальным, а напряжение – минимальным. О взаимном положении осей поля и ротора можно судить и по показаниям вольтметра V 2, подключенного к обмотке возбуждения. Максимальное показание на обмотке возбуждения U _вmax (вольтметр V 2) соответствует совпадению продольной оси ротора d и оси поля якоря, а нулевое показание – совпадению поперечной оси ротора q и оси поля.

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки якоря, то и можно вычислить по формулам:

при U _в = U _вmax; при U _в= 0.

Перед проведением опыта следует согласовать направление вращения поля и направление вращения приводного двигателя. Для этого при включенном приводном двигателе АД и замкнутой на вольтметр обмотке возбуждения СМ подать на обмотку якоря минимальное напряжение. Записать показания вольтметра V 2. Отключить магнитный пускатель, поменять местами две любые фазы АД и вновь подать минимальное напряжение прежней величины. Если показания вольтметра V 2 в этом случае меньше, чем в предыдущем, то ротор и поле вращаются в одном направлении. В противном случае поле и ротор вращаются встречно.

Рисунок 1 – Схема опыта для определения и методом малого скольжения

Опыт следует проводить при малом скольжении (стрелки приборов совершают медленные колебания), ибо повышенное скольжение не только затрудняет одновременные отсчеты тока и напряжения, но и приводит к неправильным результатам. При повышенном скольжении в замкнутых контурах ротора увеличиваются токи, вытесняющие поток якоря из полюса. В результате и будут меньше их действительных значений. Однако при малых скольжениях возможно втягивание машины в синхронизм реактивным моментом (стрелки приборов перестают совершать колебания). Реактивный момент можно снизить, уменьшив питающее напряжение.

Убедившись, что ротор и поле якоря вращаются в одном направлении, подают на обмотку якоря пониженное напряжение (не более от номинального). Производят отсчёты тока и напряжения, соответствующие нулевому и максимальному значениям ЭДС на выводах обмотки возбуждения. Результаты отсчетов заносят в таблицу 1. Величины и вычисляют по вышеприведенным формулам. Относительные значения индуктивных сопротивлений и определяют делением соответствующих индуктивных сопротивлений на базовое сопротивление , например, .

Таблица 1

,B	,B	,Ом	,о.е.	,B	,B	,Ом	,о.е.

Полученные значения и относятся к ненасыщенному состоянию машины, так как опыт проводится при напряжении, значительно меньшем номинальной величины.

Определение и методом вращения ротора против поля

Активное сопротивление и индуктивное сопротивление являются сопротивлениями обмотки якоря системе токов обратной последовательности.

Индуктивное сопротивление обмотки якоря значительно меньше, чем индуктивное сопротивление для токов прямой последовательности. Это связано с тем, что поле токов обратной последовательности вращается встречно по отношению к ротору и вследствие этого вытесняется индуктированными в демпферных контурах токами за пределы полюсного наконечника, где значительно больше магнитное сопротивление. Таким образом, магнитное поле токов обратной последовательности замыкается по воздуху, минуя ферромагнитные полюсы на роторе.

Наоборот, активное сопротивление обратной последовательности больше активного сопротивления для токов прямой последовательности , так как оно обусловлено суммарными потерями мощности как в обмотке якоря и магнитопроводе, так и в контурах ротора.

Схема для опытного определения и приведена на рисунке 2. Обмотку возбуждения замыкают накоротко и ротор приводят во вращение с номинальной частотой. Направление вращения ротора и поля обмотки якоря должны быть противоположными. Обмотку якоря питают от индукционного регулятора ИР пониженным напряжением (0,02...0,2) , чтобы ток якоря при этом примерно равнялся . Делают отсчёты величины линейного напряжения , фазного тока и мощности фазы . Результаты отсчётов заносят в таблицу 2.

Во избежание перегрева ротора опыт не следует затягивать. Величины и вычисляют по формулам:

;

и заносят в таблицу 2.

Таблица 2

, B	, B		,Ом	,о.е.	,Ом	,о.е.
дел.	Вт

Индуктивное сопротивление , определенное таким методом, относится к ненасыщенному состоянию СМ, так как опыт проводится при напряжении, которое значительно меньше номинального.

Рисунок 2 – Схема опыта для определения и

методом вращения ротора против поля

 

 

Определение и методом постороннего однофазного питания

Активное сопротивление и индуктивное сопротивление являются сопротивлениями обмотки якоря системе токов нулевой последовательности. Магнитное поле токов нулевой последовательности имеет пульсирующий характер и оказывается неподвижным по отношению к вращающемуся ротору. Индуктивное сопротивление обусловлено потоками рассеяния, образованными токами, имеющими одну и ту же временную фазу. Величина меньше, чем . При экспериментальном определении и обмотка якоря должна быть соединена так, чтобы направления токов в фазах совпадали, например, путём параллельного соединения всех трёх фаз. Активное сопротивление нулевой последовательности примерно равно . Схема опыта для параллельного соединения приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема опыта для определения и методом однофазного питания

Обмотку возбуждения замыкают накоротко и ротор приводят во вращение с номинальной частотой. Обмотку якоря питают от индукционного регулятора ИР пониженным напряжением такой величины, чтобы ток обмотки якоря не превышал номинальной величины. Установив номинальный ток якоря, делают отсчеты величины фазного напряжения , тока и мощности . Результаты отсчётов заносят в таблицу 3.

Величины и вычисляют по формулам:

, ,

в которых ток якоря . Расчётные данныезаносят в таблицу 3.

Таблица 3

, B	, B		, Ом	, о.е.	, Ом	,о.е.
дел.	Вт

Определение и методом поворота ротора

Сверхпереходные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям представляют собой значения индуктивных сопротивлений по соответствующим осям в начальный момент сверхпереходного режима, т.е. с учётом реакции как обмотки возбуждения, так и успокоительной обмотки. Величины и меньше и .

Величины и можно определить из опыта однофазного питания обмотки якоря от внешнего источника при двух положениях неподвижного ротора СМ. Схема для опытного определения и приведена на рисунке 4. Обмотку возбуждения замыкают через амперметр переменного тока А2, обмотку якоря питают от индукционного регулятора ИР пониженным напряжением, при котором ток якоря достигает примерно (0,2 … 0,5) . Поворачивают ротор в такое положение, при котором ток в обмотке возбуждения (амперметр А2) достигнет наибольшего значения. При этом продольная ось ротора совпадает с осью пульсирующего поля якоря. Повышают при данном положении ротора ток якоря примерно до номинальной величины и делают отсчёты тока возбуждения , линейного напряжения , фазного тока и мощности . Результаты отсчётов заносят в таблицу 4.

После измерений ток якоря уменьшают до первоначального значения.

Рисунок 4 - Схема опыта для определения и

методом однофазного питания

Определение проводят аналогично, только ротор поворачивают в такое положение, при котором ток в обмотке возбуждения становится практически равным нулю.

Величины и вычисляются по формулам:

при ,

при

и заносят в таблицы 4.

Полученные значения и относят к ненасыщенному состоянию машины, так как опыт проводится при напряжении, значительно меньшем номинального значения.

Таблицу 4

, А	, В	, А		,Ом	,о.е.	,Ом	,о.е.
дел.	Вт
							------	-------
					------	-------

 

Контрольные вопросы

1. Как проводится опыт по определению и ?

2. Объясните физический смысл и .

3. Как проводится опыт по определению и ?

4.Объясните физический смысл и .

5. Как проводится опыт по определению и ?

6. Объясните физический смысл и .

7. Как проводится опыт по определению и ?

8. Объясните физический смысл и .