Расчет токоскоростной характеристики генератора

Расчет характеристики холостого хода генератора

Пересчитываем характеристику в зависимость электродвижущей силы фазы обмотки статора генератора от магнитодвижущей силы обмотки возбуждения.

Рисунок 17- Характеристика намагничивания магнитной цепи генератора.

Для этого ординату характеристики преобразуем в электродвижущую силу фазы обмотки статора по формуле:, (35)

где

коэффициент формы магнитного поля

(для синусоидалього поля = 1,11),

число пар полюсов,

-частота вращения для которой рассчитывается характеристика холостого хода,

(если нет особых указаний, то принимают =1000),

число последовательно соединенных витков в фазе обмотки статора,

обмоточный коэффициент.

Производим расчёт выходного напряжения генератора для характеристики по формуле:

, (36)

где - соответственно коэффициент выпрямления и коэффициент схемы По результатам расчета строятся характеристики, представленные на рисунке 18

Рисунок 18 – Характеристики холостого хода генератора

Расчет может вестись:

-для режима независимого возбуждения или самовозбуждения;

-для нагретого или холодного состояния генератора;

-для генератора, работающего в комплекте с регулятором напряжения или без него;

-при номинальном напряжении генератора или при пониженном напряжении.

Если расчет генератора ведется для режима независимого возбуждения:

- выходной ток =,

если же расчет ведется на режим самовозбуждения:

= −,

где - ток возбуждения в режиме, при котором рассчитывается токоскоростная характеристика.

Нагретое или холодное состояние генератора влияет на расчетные величины сопротивлений обмотки возбуждения и обмотки статора.

При расчете магнитодвижущая сила обмотки возбуждения, соответствующая расчетному току возбуждения определяется по формуле:, (37)

где - напряжение генератора, при котором рассчитывается токоскоростная характеристика.

- число витков обмотки возбуждения,

- сопротивление обмотки возбуждения.

Величина зависит от температурного режима работы генератора.

Наличие или отсутствие регулятора напряжения также оказывает влияние на величину. Так, если регулятор напряжения отсутствует, то определяется по формуле (10.1), а если генератор работает в комплекте с регулятором напряжения, то используется формула:

, (38)

где - падение напряжения на силовом транзисторе регулятора напряжения.

Величина напряжения генератора также входит в формулы (37),(38).

Расчет токоскоростной характеристики генератора при допущении:

В основу расчета положена векторная диаграмма синхронной электрической машины, представленная на рисунке 19.

Рисунок 19 – Диаграмма синхронной электрической машины при

Используя теорему Пифагора применительно к векторной диаграмме рисунка 19 можно написать:

(39)

, (40)

где -начальная частота вращения ротора генератора без нагрузки

- электродвижущая сила фазы обмотки статора при частоте вращения ротора,

- частота вращения ротора генератора, соответствующая электродвижущей силе фазы обмотки статора.

Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси пропорционально частоте вращения ротора генератора:

, (41)

Подставляя соотношения (40),(41) в уравнение (39) получим:.

Преобразуя это уравнение, получаем расчетную формулу:

. (42)

Порядок расчета по формуле (42) следующий.

1)Задаёмся напряжением генератора, для которого рассчитывается токоскоростная характеристика.

2)По зависимостям фазного напряжения обмотки статора от выходного тока генератора для и схемы соединения фаз обмотки статора, используемой в проектируемом генераторе, определяем при.

Рисунок 20 Зависимости, учитывающие особенности работы выпрямителя в реальных условиях

3)По формуле (37) в случае отсутствия регулятора напряжения в цепи обмотки возбуждения генератора или по формуле (38), если регулятор напряжения включен в цепь обмотки возбуждения, определяем магнитодвижущую силу обмотки возбуждения в расчетном режиме.

4)По характеристике холостого хода определяем напряжение фазы обмотки статора, соответствующее магнитодвижущей силе.

5)Рассчитываем начальную частоту вращения ротора генератора без

нагрузки: =.

6)Определяем синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси при частоте вращения -.

7)Задаемся рядом значений тока на выходе выпрямителя генератора и для каждого из этих значений определяем токи фазы, где - коэффициент выпрямления по току, который следует определять по кривой рисунка 20-в

в зависимости от величины тока.

8)По зависимостям фазного напряжения обмотки статора от тока на выходе выпрямителя генератора (рисунок 20-б), использованным в п.2, находим значения напряжения фаз обмотки статора для значений выходного тока генератора заданных в п. 7.

9)Для каждого выходного тока генератора, заданного в п.7 рассчитываем частоту вращения ротора генератора по формуле (42).

10) Определяем ток на выходе генератора:

для режима независимого возбуждения,

для режима самовозбуждения.

Расчет токоскоростной характеристики генератора при допущении:.

Расчет по этому методу проводится с использованием векторной диаграммы, представленной на рисунке 20

Рисунок 20 - Диаграмма синхронной электрической машины при

диаграмма представляет собой прямоугольный треугольник, для решения которого можно использовать следующие формулы:

, (43)

, (44)

, (45)

(46)

Умножая левую и правую части уравнения (46) на и деля их на получаем:

. (47)

Подставляя левую часть уравнения (47) в правую часть соотношения (43) получаем:

. (48)

Порядок расчета по второму методу следующий.

1)Выполняем п.1-5 первого метода расчета.

2)Рассчитываем сопротивление фазы обмотки статора генератора для холодного генератора при температуре 20 или для нагретого генератора при температуре 75, если нет особых указаний. Расчетные формулы приведены в литературе по расчету синхронных генераторов.

3)Задаемся током на выходе выпрямителя генератора.

4)Определяем величину напряжения фазы обмотки статора генератора для заданного тока по зависимостям фазного напряжения обмотки статора от тока на выходе генератора (рисунок 20-б)) для и схемы соединения фаз обмотки статора, используемой в проектируемом генераторе.

5)Определяем ток фазы обмотки статора генератора аналогично тому как это делалось в п.7 первой методики.

6)Задаемся двумя- тремя значениями частоты вращения ротора генератора, таким образом, чтобы частота вращения ротора, соответствующая заданному току по токоскоростной характеристики находилась между заданными значениями частот вращения.

7)Определяем индуктивное сопротивление рассеяния, индуктивные сопротивления реакции якоря по продольной и поперечной осям для заданных в п. 6 значениях частот вращения ротора. Расчетные формулы приведены в литературе по расчету синхронных генераторов.

8)Рассчитываем электродвижущую силу рассеяния обмотки статора генератора по формуле для заданных в п.6 значений частот вращения ротора.

9)Рассчитываем активное падение напряжения в фазе обмотки статора.

10) Определяем величину по формуле (48) для всех заданных в п.6 значений частот вращения ротора.

11) Определяем значение электродвижущей силы фазы обмотки статора по диаграмме рисунка 20 для каждого заданного в п.6 значения частоты вращения ротора.

12) Рассчитываем электродвижущую силу фазы обмотки статора для заданных в п.6 частот вращения ротора, исходя из того, что она изменяется пропорционально частоте вращения ротора по отношению к электродвижущей силе полученной из характеристики холостого хода (смотри п.4 первой методики). Расчет ведется по формуле:, где - одна из заданных частот вращения ротора.

13) Для каждой из заданных частот вращения ротора определяем разность значений электродвижущих сил рассчитанных в п.11 и п.12:.

14) Определяем значение частоты вращения ротора для которой Найти искомое значение частоты вращения ротора можно графически, строя график зависимости и определяя ее на пересечении полученной кривой с осью абсцисс (рисунок 21).

Рисунок 21 Графическое определение частот вращения ротора генератора, соответствующих выходным токам генератора по токоскоростной характеристике

Найденное значение частоты вращения и будет соответствовать току, заданному в п. 3 данного метода по токоскоростной характеристике.

15) Повторяем выполнение п.3-п.14 с другими значениями тока до тех пор, пока не будет получено достаточно точек для построения токоскоростной характеристики.

Определяем ток на выходе генератора:

для режима независимого возбуждения,

для режима самовозбуждения.

Строим токоскоростную характеристику.

Дата добавления: 2014-01-04