Способ определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин Советский патент 1992 года по МПК G01R31/34 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин

Цель изобретения - повышение точности определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин путем учета влияния вытеснения тока в стержнях обмотки статора и вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора.

На фиг.1 приведена развернутая схема обмотки статора синхронной машины; на фиг.2 - схема измерений при воздействии на обмотку статора постоянным напряжением; на фиг.З - многоконтурная схема замещения обмотки статора.

Статор синхронной машины (фиг. 1) имеет 54 паза, пронумерованные с 1 по 54, число пазов на полюс и фазу - 9, число

сл

«

VJ

р сл

ветвей обмотки - 1, шаг по пазам обмотки - 1-22, полюсное деление - 27, коэффициент укорочения - 0,778, число пазов, для которых отношение токов в верхних и нижних стержнях обмотки равной 1/1, составляет 24, а пазов с отношениями токов в стержнях,, равными 1/0 и 0/1, - по 12.

На фиг.2 источник 55 напряжения подключен через измерительный шунт 56 к двум встречно включенным фазным обмот- кам 57. Ключ 58 служит для замыкания обмоток 57. Параллельно шунту 56 подключен измеритель 59, служащий для измерения тока и регистрации процесса затухания тока.

Схема замещения обмотки статора (фиг.З) содержит сопротивление 60 - активное сопротивление обмотки статора ни постоянном токе (г„), сопротивление 61 - индуктивное сопротивление рассеяния об- мотки статора (Хк), сопротивление 62 - активное сопротивление, учитывающее эффект вытеснения тока в обмоттге статора (где), сопротивления 63 и 64 - соответственно активное и индуктивное сопротивления рассеяния эквивалентного контура вихревых токов в стали зубцовой зоны магиито- проводз статора (гдс и Хдс).

Определение активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора осуществляется путем синтеза схемы замещения обмотки статора, показанной на фиг.З, по частотной характеристике полного сопротивления, определяемой выражением

x rBGtf-z r0Ort-jy хв.

0)

rfleZ Oy)

IssGtf

где rk - сопротивление постоянному току контура затухания на фазу, отн ед,;

Ik - начальное значение тока k-й экспоненциальной составляющей кривой затухания постоянного тока, отн. ед.;

« - коэффициент затухания k-й составляющей кривой затухания постоянного тока. 1 /рад;

у f/150 - значение частоты, отн ед.

Индуктивное сопротивление Хе в выражении (1) определяется с учетом изменения потоков на активной поверхности расточки статора над клиньями пазов с различным отношением токов в верхних и нижних стержнях. Указанные изменения, регистрируемые измерительной катушкой, расположенной на активной поверхности статора, обусловлены полными потокосцеплениями пазов Очевидно, что значения измеренных напряжений для каждой из М групп пазов, характеризуемых определенными отношениями токов в верхних и нижних стержнях, должны пересчитываться пропорционально пото- косцеплениям отдельных стержней $, последовательно соединенных в ветви первой и второй из выбранных фаз Расчетное выражение для Хв в этом случае имеет вид

w

Wk

uk

экв ,

(4)

где w - число витков фазы статора, соединенных последовательно;

Wk число витков измерительной катушки;

I - ток в обмотке статора, А ,

Uk экв - эквивалентное напряжение, определяемое по данным измерений напряжений на выводах измерительной катушки при ее различных положениях, В.

В связи с нарушением симметрии, характерной для трехфазного питания фазных обмоток статора, при однофазном питании двух фаз обмотки статора в части пазов машины стержни не обтекаются током, в ряде пазов стержни с токовой нагрузкой расположены вверху (1/0), а в других - на дне паза (0/1). Напряжения измерительной катушки, отражающей полные потокосцепления пазов, следует пересчитывать пропорционально отношению

i

где $ - потокосцепление i -го стержня, входящего в последовательное соединение витков ветви обмотки статора, В б;

Vji - полное потокосцепление паза, входящего в 1-ю группу, имеющую одинаковые токовые нагрузки стержней в пазах обмотки статора, Вб.

С учетом изложенного

5

(5)

м 2, V

Uk3KB L 2 U| L±J

N

где Ui - напряжение на выводах измерительной катушки Ј-й группы обмотки, В.

mi - число пазов в I - и группе обмотке;

М - количество групп с пазами одинаковыми по токовой нагрузке.

N - количество пазов обмотки статора, с токовыми нагрузками.

При выполнении расчета UK экв по выражению (5) учитывается расположение 1-го стержня в пазу с одинаковыми токовыми нагрузками стержней. При этом в зависимости от расположения стержня в пазу (верхний/нижний) потокосцепления Ч , рассчитываются по следующим, выражениям (стержень, входящий в последовательную цепь витков ветви фазной обмотки, отмечен знаком $

при

VH K(-|-hi + 2h3);

при1/1

11

(

.$2 K(- -hi+h2 + 2h3),

где hi - высота стержней, мм;

П2 - расстояние между стержнями, мм;

пз - расстояние между верхним стержнем и клином, мм.

Например, для турбогенератора типа Т2 25-2 hi 60,5 мм; ha 13.5 мм; пз 6,5 + 16 22.5;

Значение коэффициента К, входящего в выражение (6), определяется выражением

K 0,4-10 6-l-S2(4arbn)1, (7) 30

i

где S - число стержней в пазу;

I - ток в ветви обмотки, А:

ai - число параллельных ветвей обмотки;.35

Ьп - ширина паза, мм.

Полные потокосцепления пазов в зависимости от соотношения токов в верхних и нижних стержнях обмотки рассчитываются по следующим выражениям:40

при 1/1 / Vfci к (-f- hi +h2 + 4 Из); при 1/0 / VZ2 - К (-у hi +h3);

при 0/1 V,3 К (-4- hi +h2 + Нз). Z.о

(0) Xb(o))/Zs6,

(9)

где Zse - базисное сопротивление обмотки

статора, определяемое по номинальным

5 данным синхронной машины из выражения

Zs6 UHOM/ VT I

ном

Для осуществления способа удаляют из

10 машины ротор, соединяют две фазные обмотки статора встречно и воздействуют на них переменным напряжением промышленной частоты, измеряют ток и активную мощность в обмотке статора при трех различных

15 положениях измерительной катушки нал клиньями пазов 8 - 35 с отношением токов в стержнях 1/1, над клиньями 16-43 - с отношением токов в стержнях 1/0 и над клиньями 26-53 - с отношением токов в

20 стержнях 0/1.

Результаты измерений: напряжение на обмотке статора 35 В; ток в каждом из трех опытов 19,45; 19,, мощность 40 Вт; напряжения на измерительной катушке

25 13,17; 6,07; 8,1 В соответственно.

Вычисляют полное, активное и индуктивное сопротивления обмотки статора по выражениям соответственно

Z U/2-l; R P/2-l2;

Xa

и по результатам трех опытов определяют среднее значение индуктивного сопротивления.

Вычисляют Uk экв с учетом выражений (6) и (8), а также различия в значениях токов в каждом из трех опытов, что исключает величину тока в знаменателе выражения (4);

(8) 45 Ц„зкв

1 f UM m t Vi .

Vfel

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин. Целью изобретения является повышение точности определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора за счет учета влияния вытеснения тока в стержнях обмотки статора и вихревых токов а стали зубцовой зоны магкитопровода статора. Поставленная цель достигается тем, что при удаленном роторе на две встречно включен- ные обмотки статора воздействуют переменным напряжением промышленной частоты, измеряют ток, активную мощность и напряжение на измерительной катушке, расположенной на активной поверхности статора, затем воздействуют на обмотку статора постоянным напряжением, измеряя в ней ток, после чего э%мыкзют обмотку статора и регистрируют процесс затухания тока в ней. Далее вычисляют полное, активное и индуктивное сопротивления обмотки статора, с учетом соотношения токов в верхних и нижних стержнях обмотки вычисляют по соответствующим выражениям эквивалентное напряжение на измерительной катушке и осуществляют синтез схемы замещения обмоткм статора и определяют активные и индуктивные сопротивления рассеяния путем решения итерационным методом системы из трех уравнений. 3 ил. ft VO

Как следует из выражения (5), с учетом (6) и (8) значение коэффициента к не требует численного определения.

В рассматриваемом случае у турбогенератора Т2-25-2 количество групп М 3; число пазов в группе с соотношением нагрузок - m i - 24, с соотношением 1/1 - -24, с соотношением 1/0 - 12 и с соотношением 0/1 - тз 12.

В системе относительных единиц х

Вычисляют Хе по выражению (4)

UkSKB- р- 0,5214 -0,4693 Ом.

Вычисляют Xff по выражению Xff- Xa ср - Xs - 0,8917 - 0,4693 - 0,4224 Ом.

В системе относительных единиц в соответствий с выражением (9)

Xfr-Xf/Z - M224 () ° 12Затем воздействуют на две фазные обмотки

57статора постоянным напряжением от источника 55, измеряют сопротивление фазной обмотки статора и контура затухания на постоянном токе измерителем 59, ключом

58замыкают указанные обмотки 57 статора, измерителем 59 регистрируют затухание тока в обмотке статора и по выражениям (1) - (3), (4) - (6), (8) рассчитывают частотную характеристику полного сопротивления обмотки статора

Zftfltf-YfJ (П

Далее осуществляют синтез схемы замещения обмотки статора: определяют активные и индуктивные сопротивлений 61-64 рассеяния многоконтурной схемы замещения обмотки статора путем решения методом итерации следующей системы уравнений:

Mfrl-Z liWVtoH Ulf b ьУ - Й НШО-Ыи я

где

Mfl-

2(Гв« 50

. .„Ill ц 14, ,

tfj

UaW TJ. ЬМ г9с Й Эе 55

Таким образом, используя предлагаемый способ, можно повысить точность определения электромагнитных параметров схемы замещения статора синхронной машины за счет учета влияния вытеснения тока в стержнях обмотки статора и вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопрово- да статора,

Формула изобретения

Способ определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин, включающий воздействие на обмотку статора при удаленном роторе переменным на пряжением, измерение тока и активной мощности в ней и напряжения, наводимого в измерительной катушке магнитным потоком на активной поверхности якоря,

м определение активных и индуктивных сопротивлений рассеяния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, воздействие переменным напряжением осуществляют на две встречно соединенные

фазные обмотки статора, измерение напряжения, наводимого магнитным потоком на активной поверхности якоря, осуществляют над клиньями всех пазов статора, затем воздействуют на о5мотку статора постоянным

напряжением, измеряй в ней ток, после чего замыкают обмотку статора и регист- рируют процесс затухания тока в ней, определяют индуктивное сопротивление, обусловленное магнитным потоком на активной поверхности статора, в соответствии с выражением

хв

w

I wk N jlT,

Ь, 2

i 1

vvv-v

0

5

0

5

где w - число вмтков фазной обмотки статора, соединенных последовательно;

1 - ток в обмотке статора, А;

WR- число витков измерительной катушки;

N - количество пазов обмотки статора с токовыми нагрузками;

Ui - напряжение на выводах I -и группы обмотки, В;

mi - число пазов в Ь и группе обмотки;

М - количество групп с одинаковыми пазами по токовой нагрузке;

$ - потокосцепление стержня, входящего в последовательное соединение витков ветви обмотки статора, Вб;

Vs.r полное потокосцепление паза, входящего в 1-ю группу, Вб; а активные и индуктивные сопротивления рассеяния определяют из системы уравнений:

uitW jIiMjr-iVtoHdtob ЧЫМ ЙйьЫ}|ьИ(ф1

с

5

( «(&),

rfleYiGyJ-l/flyX X(fo - индуктивное сопротивление рассеяния, определяемое в соответствии с выражением

(jy) -Z oGtf-Jy Хв; Уз(1Й-1#дс + 1уХдс);

Где - активное сопротивление рассеяния эквивалентного контура вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора, Ом;

ХдС - индуктивное сопротивление рассеяния эквивалентного контура вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора, Ом;

| Yk(itf-zЈort-MJX) ni

-1i- 0y)--ft

.Y

Пс - сопротивление контура затухания обмотки статора по постоянному току, Ом;

,,М

Ik - начальное значение тока k-й экспоненциальной составляющей кривой затуха- ния, отн. ед;

ctk - коэффициент затухания к-й экспоненциальной составляющей, 1/рад;

у- частотй тока, отн. ед.

0U2.7

/

5Т1