Способ измерения индуктивности рассеяния обмотки статора синхронной машины Советский патент 1987 года по МПК G01R31/34 

Изобретение относится к испытанию и исследованию электрических машин, в частности к способам определения параметров синхронной машины с обмоткой возбуждения на роторе.

Целью изобретения является повышение точности измерения индуктивности рассеяния обмотки статора.

Сущность способа заключается в том, что обмотку статора включают на номинальное (полное) напряжение при. замкнутой обмотке возбуждения, ротор разгоняют до подсинхронной скорости, после чего обмотку возбуждения размыкают и измеряют угловой путь поворота ротора относительно статора.

Способ осуществляют следующим образом.

Обмотку статора подключают к сети переменного тока, ротор разворачиваю по подсинхронной скорости моментом пусковой обмотки или принудительно

-JTCLGE S l iai а( )(y(gib, )lR(iii.licL)-Ybi.l:yc,l

-L5Tpi.(i;7icrbv;:+v - --ilLg(Eibi.ZEici.)±R(ib,iic,).J iCJJJ(L62i,, +Ria, -V, ) , ;fr (,,-V,,).

I . :

где и„, U, U, ia, ifc, ic. Pia pi - мгнс венные значения фазных напряжений, токов и их производных;R - активное сопротивление обмотки

статора. 7i sin8, , е1сли t я t оба соответствуют нулевым или экстремальным значениям ЭДС обмотки возбуждени .и cos S. ,6 -sin& , если один из моментов времени соответствует переходу ЭДС обмотки возбуждения через. ноль, а другой - экстремуму.

л г

Б f co(t)dt - угловой путь за е.

время tj

-t.

aco(t) - угловая скорость вращения ротора.

Приведенное уравнение получено из дифференциальньк уравнений магнито- связанных контуров машины (уравнений. Парка-Горева) следующим образом. Рассмотрим уравнения равновесий напряжений обмотки статора по продольной оси d в момент равентсва ЭДС обмотки возбуждения нулю, а по поперечной оси q соответственно в момент достижения экстремума. Поскольку в эти

с помощью другого механизма, размыкают обмотку возбуждения измеряют мгновенное значение фазных напряжений, токов и их производных в моменты перехода ЭДС обмотки возбуждения через ноль и достижения экстремума, измеряют угол, на который поворачивается ротор за время между моментами измерения мгновенных значений токов и напряжений, и производ ят вычисления.

Вычисление искомой индуктивности рассеяния обмотки статора Lg производят, используя мгновенные значения фазных токов и напяржений, измерен- . ные в два момента t, и tj, при которых ЭДС обмотКи возбуждения переходит через ноль или достигает экстремума. Условимся, что обозначения измеряемых величин, помеченные индексом 1, относятся к моменту времени t, , а индексом 2 - к t, . Вычисляют L(j из уравнения

моменты времени в .уравнениях будут отсутствовать производная ЭДС и по- токосцеплёние от основного магнитного потока, .они будут содержать толь-- ко один неизвестньш параметр - L6 (R считаем известным). Преобразуем их, выразив токи и напряжения в осях

.d, q через фазные и угол поворота продольной оси ротора относительно оси фазы А статора . Рассмотрим два момента времени t,, t, при которых ЭДС обмотки возбуждения переходит через ноль или достагает экст- ремума и подставим мгновенные значения измеряемых фазных токов и напряжений для этих моментов в имеющиеся уравнения. Причем данные, соответствующие переходу ЭДС обмотки возбуждения через ноль, следует подставить в первое уравнение (ось d), а достижению экстремума - во второе (ось q) Кроме искомой индуктивности

LG , полученные уравнения будут со

держать также неизвестные углы у и у/. Но J 2f, + j Q(t), .

О

Выразив в уравнении для момента вре13помени t угол у через у, и S лучим систему двух уравнений с двумя неизвестными, которую разрешим относительно L(5 . В приведенном уравнении коэффициенты Д и G обобщают все возможные варианты выбора моментов времени t и t , которые обычно выбирают в пределах периода ЭДС обмотки возбуждения.

Активное сопротивление обмотки статора R измеряют известными спосо- бами, например по методу постоянного тока. Регистрируют величины,например, светолучевым осциллографом. Для измерения углового пути поворота ротора используют интегрирование во времени его скорости вращения. С этой целью с валом исследуемой машины соч15 полной мере высшие гармоники поля). Зависимости L6 от тока статора испо зуют при синтезе математических мод лей электрических машин в ходе реше ния различных народно-хозяйственных

леняют, например, униполярный тахоге- 20 задач. Особо важнее значение имеет

нератор, на выходе которого включен интегратор. Для удобства обработки результатов осциллографом в последнем должен быть предусмотрен сброс выходного сигнала после целого цикла оборотов ротора, т.е при значениях

5 2 п . За начало отсчета ( J 0) принимают положение ротора, при котором его продольная ось (d) совпадает с осью фазы А статора. При измерении индуктивности рассеяния синхронного двигателя его ротор разгоняют до подсинхронной скорости за счет момента пусковой обмотки (режим прямого пуска), для генератора используют принудительное вращение ротора. Обмотку возбуждения размыкают в установившемся асинхронном режиме с помощью автомата гашения поля при отсоединенном возбудителе. Скольжение не должно превышать 5-10%. Ток статора регулируют изменением момента на валу или величины включенного в обмотку статора дополнительного сопротивления. Необходимые для расчета значения производных фазных токов находят численно или непосредственно дифференцированием после предварительной аппроксимации последних аналитическими зависимостями (аналогично можно вычислять угол б, проинтегрировав аналогичное выражение (О (t) полученное путем- аппроксимации осциллограммы этой зависимости) . Однако предпочтительно значение производньк и первообразных функций измерять при проведении опыта, используя,, например, аналоговые дифференцирующие и интегрируюш 1е эл ементы.

учет указанных явлении при анализе работы сложных электроэнергетически систем, содержащих генераторы и дви гатели большой мощности. Предлагае25 мый способ упрощает испытания высок вольтных электрических машин в усло виях производства, так как использу рабочие режимы и не требует специал ных источников питания. Использован

30 зависимости LG от тока статора, пол ченной предлагаемым способом, обе:сп чивает расхождение результатов мате матического моделирования от экспериментальных характеристик не более

35 чем на 5-10%, что повьш1ает эффектив ность разработки мероприятий по по- вьш1ению надежности рабо5 ы электрических машин..

40 Формула изобретени

1. Способ измерения индуктивност рассеяния обмотки статора синхронно машины, содержащей обмотку возбужде

45 ния на роторе, путем подключения об мотки статора к сети переменного то ка, измерения мгновенных значений фазных токов и напряжений при экстр мальных значениях ЭДС, измеряемой н

50 зажимах разомкнутой .обмотки возбуж- дения, и последующего вычисления ис комой индуктивности по измеренным п раметрам, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точност

55 подключение обмотки статора произво дят на номинальное напряжение при замкнутой обмотке возбуждения, пере измерениями мгновенных значений токов и напряжений разгоняют ротор до

30591 -Была измерена индуктивность рассеяния электродвигателя СДН-15-49-8 (16000 кВт, 750 об/мин), которая при регулировании тока статора от 10 до 170% номинального изменялась в пределах 0,09-0,12.

I

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения индуктив10 ности рассеяния статора за счет учета являения насыщения магнитных цепей и идентичного потокораспределения машины в опыте и в рабочем режиме ( при неподвижном роторе не учитываются в

15 полной мере высшие гармоники поля). Зависимости L6 от тока статора используют при синтезе математических моделей электрических машин в ходе решения различных народно-хозяйственных

20 задач. Особо важнее значение имеет

учет указанных явлении при анализе работы сложных электроэнергетических систем, содержащих генераторы и двигатели большой мощности. Предлагаемый способ упрощает испытания высоковольтных электрических машин в условиях производства, так как использует рабочие режимы и не требует специальных источников питания. Использование

зависимости LG от тока статора, полученной предлагаемым способом, обе:спе- чивает расхождение результатов математического моделирования от экспериментальных характеристик не более

чем на 5-10%, что повьш1ает эффективность разработки мероприятий по вьш1ению надежности рабо5 ы электрических машин..

Формула изобретения

1. Способ измерения индуктивности рассеяния обмотки статора синхронной машины, содержащей обмотку возбуждения на роторе, путем подключения об мотки статора к сети переменного тока, измерения мгновенных значений фазных токов и напряжений при экстремальных значениях ЭДС, измеряемой назажимах разомкнутой .обмотки возбуж- дения, и последующего вычисления искомой индуктивности по измеренным параметрам, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности,

подключение обмотки статора производят на номинальное напряжение при замкнутой обмотке возбуждения, перед измерениями мгновенных значений токов и напряжений разгоняют ротор до

51330591 6

подсинхронной частоты вращения и раз- 2. Способ по п.1, отличаю- мыкают обмотку возбуждения, измеряют щ и и с я тем, что дискретно изме- угол поворота ротора за время между няют момент на валу и измерения пов- соседними экстремальными значениями торяют при нескольких значениях мо- ЭДС обмотки возбуждения,с мента на валу электрической машины.

Изобретение относится к области испытания электрических машин. Цель изобретения - повьш1ение точности способа измерения индуктивности рассеяния обмотки статора синхронной машины. Способ заключается в подключении обмотки статора к источнику напряже- ния при замкнутой обмотке возбуждения, размыкании обмотки возбуждения при развороте ротора до подсинхрон- ной скорости,, измерении мгновенных значений фазных напряжений, токов и углового пути поворота ротора относительно статора в моменты достижения ЭДС обмотки возбуждения нулевых и экстремальных значений. Изменение тока статора за счет регулирования момента на валу позволяет учесть влияние насьш ения на величину индуктивности рассеяния обмотки. 1 з.п ф-лы. (О САд СА сл со