Способ определения индуктивных сопротивлений рассеяния трехфазных синхронных машин Советский патент 1991 года по МПК G01R31/34 

кость обмотки возбуждения также с помощью комплекса 6 средств измерения, затем пов- оряют операции, осуществляемые при номинальной частоте при других ее значениях, отличных от номинального, вьбираемых в пределах

50-0,01 Гц. По полученным даиньм определяют активные и индуктивные сопротивления рассеяния многоконтур- ных схем замещения обмоток статора, возбуждения и демпферной системы. 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике, прет1ущественно к промышленной электроэнергетике, и может быть использовано при экспериментальном определении параметров трехфазных синхронных машин. Цель изобрете -, ния - повышение точности и расшире - ние области применения. При этом воздействуют на обмотку статора одно- Фазньм переменным напряжением номинальной частоты от источника 1 и устанавливают ротор в положение наибольшей магнитной связи с обмоткой статора, воздействуют на обмотку возбуждения током изменяющейся амшш- туды и фазы от источника 2 при измерении магнитного потока по продольной оси с помощью датчика 7 магнитного потока и анализатора 8 спектра до его компенсации, в момент которой . осуществляют измерение; значений . напряжения тока и активной мощности обмоток возбуяздения и статора, с помощью комплекса средств 6 измерения отключают обмотку статора и измеряют напряжение, ток и активную мощ1Ч

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к промышленной электроэнергетике, и может быть использовано при эксперименталь- ном определении параметров трехфаз- ных синхронных машин

Цель изобретения - повьппение точности и расширение области применения о

На фиг.1 приведена схема питания обмоток статора и возбуждения синхронной машины переменным (синусоидальным) напряжением различных частот и измерения опытных данных; на фиг„2 - точная схема замещения синхг ронной машины при питании ее напряжением различных частот со стороны обмоток статора и возб ткдения в момент-компенсации первой гармоничес-. кой индукции ма:гнитного потока в воздушном зазоре; на фиг„3 - точная схема замещения синхронной машины в опыте питания обмотки возбуждения напряжением различных частот при разомкнутой обмотке статора; на фиг.4 - расчетная амплитудофазочастотная характеристика входного сопротивления турбогенератора ТВВ-320-2 (в системе отн.еДо), измеренная со стороны обмотки возбуждения в опыте питания синхронной машины переменным напряжением со стороны обмоток статора и возбуждения;на фиг.5 - амплитудофазочастотная .характеристика входного сопротивления турбогенератора ТВВ- 320-2 (в системе отн.едо), и: мерен- ная со стороны обмотки возбуждения в опьп-е питания синхронной машины переменным напряжением со стороны обмотки возбуждени я при разомкнутой обмотке статора; на фиг.6 - разность амплитудсфазочастотных характеристик входного сопротивления турбогенератора ТВВ-320-2.

Схема (фиг.1) содержит первый и второй источники 1 и 2 синусоидалного напряжения,первый и второй шунты 3 и 4 , электронно-лучевой осцил

лограф 5, комплекс средств измерения (КСИ) 6, датчик 7 магнитного потока и анализатор 8 спектра.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Измеренные значения напряжений Vg, Vj, токов Jg, Ji и активных мощностей РЗ, Pi обмоток статора и возбуждения (в системе единиц СИ) в мент кo meнcaции основной гармонической индукции магнитного потока в воздушном зазоре при заданной частоте S используйся для определения коьт- лексных сопротивлений (в системе относительных единиц):

.) ReZg(jS) -ь jJn,Zg(jS),(1) Z(jS) ReZ(jS) (jS),(2)

5

где4

ReZ.(jS)

2J

1- , T.

(3)

) |---лК1К- () N s (4)

sS ReZ;(jS) ----j --

(5)

v. 4,

где Z jvjZrc. - базисные сопротивления обмоток статора и возбутвдения, Ом о

Измеренные значения напряжения v l, тока J и активной мощности р;. обмотки возбуждения (в системе единиц СИ) при разомкнутой обмотке статора при заданной частоте S используются для определения комплексных сопротивлений (в системе относит тельных единиц):

55

Zi(jS) ReZi(jS) (JS),

(7)

где

II Pi

-- 5fT,

IE

(8)

Р, 1605786 6

l (|b(jJl(9)) Z,(jS;) . )//

//JXc.fD .(14)

Проводимость эквивалентных контуров обмотки статора определяется по вьфажению:

Y ГтЧ - -1 -

- - 7Т-Ч .-.

К.-1

(10)

Т5

Параметры контуров обмотки стато- (3v) определяются по значе- . ниям проводимостей

-Z.YKS(JS), к

рассчитываемых по значениям экспериментальных комплексных сопротивлений 2s(jS) для частот S,.,.,s путем решения итерахщонным методом системы из п уравнений,

Jn rY,,) Y.gCjS,) - (JS,)- 25

j

где Z|(jS}) - эквивалентное комплексное сопротивление обмот кй возбудцения при частоте S- ,

,,.

Zj,(jS{) - эквивалентное комплексное сопротивление демпферной обмотки

,(js;) ri----| Лпб)

J %mJ

D

20

- )-o,,- ,), ) j:Yk5(JSp- Y,g(jS) tl

r/. -isXJSa),(11)

,) iY,s(J - Y,(JSn) KS

- Y25(jS)-,i. Y., (JS)

«.

В первом приближении в начале первого цикла расчета значения параметров всех контуров в (II) за исключением первого принимаются равными бесконечности.

Активные и индуктивные сопротивления рассеяния контуров, эквивален- Т1фуюи№с обмотку статора, определяются в каяздом цикле итерации по выражениям:

(jfD Индуктивное сопротивление рассеяния взаимоиндукции между обмоткой возбуждения и эквивалентной демпферной системой.

Измеренное со стороны обмотки возбуждения входное сопротивление синх- - ронной машины в опыте питания переменным нaпpяжeшfeм частоты S;(фиг 3) 3Q определяется выражением

Zi(jS;)- Zi(jS.) + -bZ.(jS ),

(17)

Д fl) сопротивление взаимоиндукции между эквивалентной « обмоткой возбуящения и демпферной системой,

40

Чт)

CiB Xg ,

45

(18)

Xgj- сопротивление взаимоиндукции между обмоткой статора и контурами на роторе.

KS

, ReCYi,s(iSK)3 экспериментальным значениям

Yv5(JS;T. (2) . . сопротивлений

Xgj- сопротивление взаимоиндукции между обмоткой ста тора и контурами на роторе.

По экспериментальным значениям

1Я КТ г Tirfff ч.. -I

Z Vi4. . V сопротивление ZfCjS;) и 2 (jS;), полученных при 5Q одних и тех же значениях частоты S,. определяется разностная характеристика

X,. Jin&j sasoi ,, ..

S,.Y,5(js:rY ;(jS-) 3)

В соответствии со схемой замеще- йия, приведенной на фиг„2, комплексное сопротивление синхронной машины, измеренное со стороны обмотки возбуящения в момент компенсации основного магнитного потока в воздушном эаэоре:

5

j

где Z|(jS}) - эквивалентное комплексное сопротивление обмот- кй возбудцения при частоте S- ,

,,.

Zj,(jS{) - эквивалентное комплексное сопротивление демпферной обмотки

,(js;) ri----| Лпб)

J %mJ

D

25

20

(jfD Индуктивное сопротивление рассеяния взаимоиндукции между обмоткой возбуждения и эквивалентной демпферной системой.

Измеренное со стороны обмотки возбуждения входное сопротивление синх- ронной машины в опыте питания переменным нaпpяжeшfeм частоты S;(фиг 3) 3Q определяется выражением

Zi(jS;)- Zi(jS.) + -bZ.(jS ),

(17)

Д fl) сопротивление взаимоиндукции между эквивалентной « обмоткой возбуящения и демпферной системой,

Чт)

CiB Xg ,

° экспериментальным значениям

. сопротивлений

(18)

Xgj- сопротивление взаимоиндукции между обмоткой статора и контурами на роторе.

По экспериментальным значениям

1Я КТ г Tirfff ч.. -I

. сопротивлений

Z Vi4. . V сопротивление ZfCjS;) и 2 (jS;), полученных при одних и тех же значениях частоты S,. определяется разностная характеристика

55

UZ,(jS;) zi(js;) -z;(js;), (,9)

не зависящая от параметров обмотки возбуяадения

Полученные численные значения flZjCjS;) используются при известных

значениях сопротивлений , и Xg) для определения йараметров схемы замещения демпферной системы г .j и X 5У путем Применения численных методов теории оптимизации

Значения параметров обмотки воз- буядения и )( определяются по частотной характеристике Z(jS|) путем применения численных методов оптИ1дазации.

Величины подводимых напряжений к обмоткам статора и возбуждения (в вольтах) определяются по формуле

10

(20)

16057868

подачи на его входы падений напряжения с шунтов 3 и 4, включенных в цепи соответствующих обмоток. 06 угле сдвига между токамя J Jj судят по ВИД / фигур Лиссажу, обращаемых при (Jf 180 в прямую линиюо

Измерение напряжений U,Ug и токов JfjJg осуществляют например, с помощью подсистем сбора и обработки исходной информации комплекса средств измерения (КСИ) 6, построенного с использованием вычислительной управляющей системы на базе мик- 15 роЭВМ Электроника ДЗ-28. Определение активных мощностей Р|., Pg осуществляется подсистемой обработки результатов опыта по данным измерения амплитудных значений регистри- (21) 20 РУемьпс напряжений UjCU) токов. 4;(5 углов сдвига между ними.

На фиг„ 4,5,6 показаны результаты математического моделирования методики определения параметров обмотдуктивные сопротивле- 25 ки возбуждения и демпферной системы НИН рассеяния обмотоксинхронной машины на примере турбостатора и возбуждения,генератора ТВВ-320-2 с параметрами

,,;(в системе отн.ед.): X{j-j 0,1АЗ;

и js.,U. - базисные значения нап-г 0,00113; а 1,562; ряжений обмоток стато- ЗО 0,03; Х, 0,258; г, 0,00649;

ра и возбуждения, В„Xgd 0,00877; 0,01157.

Напряжение, подаваемое на обмот- , , Частотные характеристики ), ку возбуждения, не должно превышатьZ|(jS), построенные по выражениям

70% испытательного напряжения .,(14) и (17), приведены на фиг.4,5

которому подвергается обмотка в про- ,, Разностная характеристика UZ(jS) цессе изготовления машины (при поопё-

pai;HOHHOM контроле)

Ug 1(Г5 jSXj.), и приближенно по формуле

i (i

где Jg.Ji; rs.riJ токи, активные и ин

используется для определения параметров демпферной системы с помощью программы поиска по деформированному многограннику Непдера и Мида.

ИнДикащпо величины магнитного потока осуществляют путем измерения с помощью анализатора В спектра основ- ной гармонической ЭДС, наводимой в датчике 7 магнитного потока (измерительной рамке, выполненной тонким проводом в форме синусоиды с периодом с основной гармоники и вводимой 45 вьшолняют следующие операции:

в воздущный зазор машины). При этом в диапазоне частот от 30 Гц и выше в качестве анализатора 8 спектра можно использовать, например, вольтметр переменного тока типа Ф4850, в диапазоне частот от 1 Гц и вьше - анализатор спектра типа С4-35, а при частотах менее 1 Гц - вольтметр постоянного тока типа Щ1513 с временем измерения не более 20 мс

Измерение фазы электрических колебаний в обмотках статора и возбуждения осуществляется с помощью элект- ронно-лу евого осциллографа 5 путем

50

а) обмотку статора подключа однофазному источнику 1 синусо ного напряжения (фигИ) и уста вают значение однофазного тока номинальной частоты, определя (в отн,ед.) из выражения (21) ловия

J -ь Jf о,

55

соответствующего моменту комп ции магнитного потока по осно пути магнитопровода в продоль оси ротора, с учетом соотноше

Разностная характеристика UZ(jS)

используется для определения параметров демпферной системы с помощью программы поиска по деформированному многограннику Непдера и Мида.

Полученные значения параметров искомых демпферных контуров практически совпадают с исходными значениями.,

При осуществлении данного способа

вьшолняют следующие операции:

а) обмотку статора подключают к однофазному источнику 1 синусоидального напряжения (фигИ) и устанавливают значение однофазного тока Jg номинальной частоты, определяемое (в отн,ед.) из выражения (21) и условия

J -ь Jf о,

(22)

соответствующего моменту компенсации магнитного потока по основному пути магнитопровода в продольной оси ротора, с учетом соотношения

т. -

d

9 2

SI

при этом значения r.r и X(j, Xg, входящие в вьфажения (20), (21), могут быть приняты в первом приближении по справочным (заводским) данным, а и Uf,,,

б) устанавливают с помощью мостового крана или валоповоротного уст- . ройства ротор в положение наиболь- ,. /

шей магнитной связи с обмоткой статора, о чем судят по максимальному значению ЭДС трансформации, наводимой на выводах разомкнутой обмотки возбуждения;

в)устанавливают датчик индика- 1ЩИ магнитного потока в воздушном зазоре датчика 7 (фиг.1) для измерения основной гармонической индукции по продольной оси магнитного поля;

г)обмотку возбуждения подключают к однофазному источнику 2 синусоидального напряжения (фиг.1), устанавливают номинальное значение частоты и увеличивают ток до значения, определяемого по (23), поддерживают при этом по показайиям электроннолучевого осциллографа 5 (фиг„1) фазовый сдвиг между токами в обмотках статора и возбуждения, равный 180,

а индикацию величины магнитного потока в воздушном осуществляют путем измерения основной гармоничес кой ЭДС, наводимой в измерительной рамке датчика 7 с помощью .анализатора 8 спектра,

д) при достижении нулевого пока- .зания анализатора 8 спектра (или вольтметра) в процессе изменения амплитуды ифазытока в области возбуждения с помошьюКСИб измеряют значе- ния напряжений Us, и, то ков J.j) иак- тивных мощностей обмоток статора и

10

1605786 10

/23)частоты, отключение обмоткн статора

и измерения ,аналогичные вьшолняем по пп. е, V j

и) определяют значения комплек- 5 сов Z5(jS), zi(jS), Z (JS) по выражениям (3)-(6), (8), (9) для всех значений частоты S;

к) определяют проводимость эквивалентных контуров обмотки статора по выражению (10);

л) выбирают эквивалентные комплексы проводимости обмотки статора для трех-четырех значений частот (при минимальном и Максимальном значениях частоты, в области экстремальных значений действительной или мнимой составляю1Щ1х проводимости) ;

м) рассчитывают по выражениям (12) и (13) значения активных и ий- дуктивных сопротивлений рассеяния эквивалентных контуров обмотки статора путем решения системы уравне

НИИ (11)J

н) определяют разность комплексов частотных характеристик по выражению (19); о) по полученным комплексам bZ(jS) с использованием методов оптимизации при известных значениях ad oit) параметры (активные и ийдуктивные сопротивления рассеяния) эквивалентной демпферной системы;

п) по известньм значениям комплек15

50

25

30

35

возбуждения Pg, рJ ;

50

е) отключают обмотку статора от источника 1;

ж) измеряют с помощью КСИ 6 ток J , напряжение и активную мощность Р|

з) повторяют опыт питания обмоток статора и возбуждения током при дру- fHK 10-12-ти значениях частоты(от- личной от номинальной величины) в диапа-зоне от 50 до 0,0t Гц при знача- 55 ниях токов, установленных в п а, при пониженных напряжениях осуществляя после каждого m опытов, проводимых при заданнь х значениях

сов частотной характеристики z| (jS) при известных значениях Х, X(-Q и (jS) с использованием методов оптимизации определяют параметры Q (активные и индуктивные сопротивле-. ния рассеяния), эквивалентирующие обмотку возбуждения синхронной машины.

Значения токов в именованных еди- ницах получают токов Je Т j выраженных в отн.ед,, на базисные токи Jg§ и . Значения последних во взаимной cиcтe относительных единиц, как известно, принимают равнымиI

S JSMOM ufi

зном

SlJ

Щ

где J

SHOM

номинальные значения тока и полной мощности обмотки статора, соответственно в А я В.А«

Использование данного способа обеспечивает повьппение точности и

10

15

50

25

30

п) по известньм значениям комплек

сов частотной характеристики z| (jS) при известных значениях Х, X(-Q и (jS) с использованием методов оптимизации определяют параметры (активные и индуктивные сопротивле-. ния рассеяния), эквивалентирующие обмотку возбуждения синхронной машины.

Значения токов в именованных еди- ницах получают токов Je Т выраженных в отн.ед,, на базисные токи Jg§ и . Значения последних во взаимной cиcтe относительных единиц, как известно, принимают равнымиI

S JSMOM ufi

зном

SlJ

Щ

где J

SHOM

номинальные значения тока и полной мощности обмотки статора, соответственно в А я В.А«

Использование данного способа обеспечивает повьппение точности и

расширение.области .применения, позволяя учитывать явления вытеснения тока в .обмотка статора и возбуждения, за c«teT определения активный и индуктивных сопротивлений рассеяния многоконтурных эквивалентных схем замещения этих обмоток. Указанные преимущества оказ1юак тся возможными благодаря осуществлению дстиол- нительных операций язмереш1я напряжений, токов и активных мощностей, потребляемых обмотками и аоз- буждешга в опытах компеясагрт основного магяятясго потока в воздушном зазоре npk {)аэ шчнь1Х частотах и пи тания обмотки воэбуящеиия при разомкнутой обмотке статора при тех же значеямях частот,

Формула изобретения

Способ определения индуктивных сопротивлений рассеяния трехфазных синхронных MaiffifH по авт.св. 1455883, 25 отлинающийс.я . тем, что, с цепью повышения точности и расширения области применения, после изме/Vs Хб1

o

0

5

рения значений напряжения, тока и активной мощности обмоток возбуждения и статора в момент компенсации магнитного потока по продольной оси . ротораf при номинальной частоте токи в обмотках возбуждения и статора раз|мыкают обмотку статора и измеряют напряжение, ток и активную мощность, потребляемую обмоткой возбуждения, повторяют операции, осуществляемые при номинальной частоте тока в обмотках возбувдения и статора, при других значениях частоты, выбираемое в пределах 50-0,0t Гц, по полученным данным определяют активное и индуктивное сопротивпеи я обмотки статора и с использованием известньск зна- чений сопротивления взаимоиндукции мевду обмоткой с,атора и контурв в{ .на роторе и индуктивного сопротивления рассеяния взаимоиндукции мевду эквивалентной обмоткой возбуаздеппя и демпферной системой определяют активные и индуктивные сопротивления обмоток возбуяде1тя и дe втфepнoй системы с учетом многоконтурмости обмоток статора и ротора.

LL

121

jfflrfM

V

V

a

M Xrf/y

Шо

&

Л-П/ Xrfm/

/-(У

XdW

ФигМ

gf. +

S Фик.5

0,001 0,002 Q,OBS OflOff 0,005 9,006 ff,007 д

Фиг.6

J

0,0it

0

Ф5Д

fO,ff

г0,0