Способ измерения индуктивных и актив-ных сопротивлений электрической машины

ОП ИСАН И Е и)834818ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сева СфветсникСоциалистичесиииРеспублик(51)М. Кл. Н 02 К 15/00 Государственный комитвт СССР до делам нвобрвтений и открытий(53) УДК 621. 313. .32 (088.8.) В. ф, Сивокобыпенко и А, И. Зинченког г:1Донецкий ордена Трудового Красного Знаменив , фполитехнический институт(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКТИВНЫХ И АКТИВНЫХСОПРОТИВЛЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШНЫИзобретение относится к испытаниям и исследованиям электрических машин и может быть использовано для экспериментального определения индуктивных и активных сопротивлений экви,валентных контуров ротора синхронной5 машины.Известны способы экспериментального определения параметров синхронной машины путем снятия ее частотных характеристик при питании статора напряжением постоянной частоты и вращения ротора с разными скольжеяи Ц.Недостатком этого способа является низкая точность иэ-за трудности разделения частотных характеристик по продольной и поперечной осям машины, особенно при искажении результат тов измерений остаточным намагничиванием.Известен способ определения параметров синхронной машины из опыта :скольжения при непосредственном измерении токов статора в продольной и поперечной осях ( д и о ) при помощи специальных устройств. Обмотку статора подключают к сети переменного тока, ротор вращают другим двигателем или, при возможности, создают условия для его вращения приводным агрегатом. При различных значениях скольжения производят измерения (осциллографирование) в установившемся режиме, поддерживая скольжение постоянным. В число измеряемых величин входят фазная мощность, напряжения статора, а также токи статора в осях д и с 1. Осциллографичес,кую запись токов в осях д и с 1 осуществляют при помощи углоизмерительных генераторов, фазорегуляторов и ваттметровых вибраторов. По рЖультатам измерений вычисляют частотные характеристики машины и находят необходимые параметры 21.Одним из недостатков данного способа являет я сложность его экспери8348 Цель изобретения - упрощение и55повьппение точности для явнополюсныхсинхронных машин.Поставленная цель достигается тем,что фиксируют величину скольжения 3,ментальной части. На практике, особенно в промышленных условиях, невсегда имеется возможность осуществления принудительного вращения ротора исследуемой. машины с различ 5ными скольжениями. Необходимо стьизмерения большого количества величин и использование при этом специальных, довольно сложных устройствусложняют способ и снижают его точность. В частности, погрешность можетбыть внесена с искажением формы кривой ЭДС углоизмерительного генератора которая должна быть строго синусоидальной. 15. Следует отметить трудность поддерживания постоянства скольжения, особенно при малых его значениях, из-закачаний первичного двигателя,В .то же время всякое изменение 20скольжения вызывает переходный процесс. Так как по методу скольжениядостоверная частотная характеристика может быть получена только изустановившегося режима непостоянство скольжения может привести к существенной погрешности, котораябудет тем больше, .чем больше величина ускорения, развиваемого ротором машины, Указанная погрешность 30будет особенно велика в области малых скольжений, где величина токастатора зависит от скольжения в значительной степени.Наиболее близким к предлагаемому 35является способ измерения индуктивных и активных сопротивлений электрической машины путем подключениястатора к сети переменного тока,изменения тока и напряжения обмотки статора и ЭДС в обмотке,. размещенной на,роторе, при вращающемсяроторе, расчета по измеренным величинам искомых параметров 3.Однако ЭДС по данному способу 45измеряют в специальной. измерительнойобмотке, размещенной на роторе, чтоусложняет реализацию способа и деЙает его источником для явнополюсных синхронных машин, так как требу-,50ет кроме всего прочего совмещенияоси симметрии данной обмотки с про. дольной осью ротора. 18фротора по крайней мере для двух моментов времени, а ЭДС измеряют в отключенной от сети обмотке возбуждения.Способ осуществляется следующим образом.На обмотку статора подают трехфазное напряжение. Ротор приводится во вращение электромагнитным моментом машины. Осциллографируют напряжения и токи статора, а также ЭДС обмотки возбуждения и скольжения. Из уравнений равновесия напряжений (ЭДС) обмотки статора, рассмотренных в моменты времени, соответствующие экстремумам и нулевым значениям ЭДС обмотки возбуждения, определяют значения угла поворота ротора относительно статора. Указанный угол определяют,. например по аргументу обобщенного вектора потокосцепления или ЭДС основного магнитного потока, Далее, с учетом скольжения, вычисляют напряжения и токи статора в системе координат ротора (в осях д и ц),В моменты времени, соответствующие различным скольжениям, находят значения параметров машины из уравнений Парка-Горева, используя соотношенияМдв.1-5 ЛФ,огде Ч - соответственно потокосцепление и ток обмоткистатора по продольнойоси;1.- индуктивность рассеянияобмотки статора;- ЭДС обмотки возбуждения;С - время,Для измерения ЭДС обмотки возбуж-. дения цепь последней размыкают.Наводимое на зажимах цепи напряжение считают численно. равным ЭДС обмотки. При этом полярность указанного напряжения выбирают такой, чтобы при совпадении продольной оси неподвижного ротора с осью одной из фаз статора его фазовый сдвиг относительно напряжения, данной фазы бып максимальным.Задача определений параметров электрической машины переменного тока сводится, главным образом, к нахождению зависимостей активных со,противлений и индуктивностей рассеяния эквивалентных роторных контуров от скольжения. Синхронные индук. тивности определяют по результатам перечисленных выше измерений аналогично известным методам. Активное сопротивление и индуктивность рассеяния. обмотки статора должны быть известньхУгол поворота ротора относительно 1 О статоранаходят иэ уравнений равновесия напряжений обмотки статора.Так, выражение для обобщенного вектора потокосцепления основного магнитного потока 15 где 0,320 Вычислив в системе координат статора, при достижении ЭДС обмоткивозбуждения экстремума Е или нулевого значения, вектор Е, или Чф 111можно по его аргументу определитьугол 3 в этот момент времени,Рассмотрим, например момент времвни, соответствующий достижению ЭДСобмотки возбуждения максимума. Вектора Ещи Ч 1 ъ при этом направлены соответственно по осям д и ц.Ось абсцисс М(действительная или полярная ось)системы координат статора совмещенас осью фаэ А. Таким образом уголмежду осью фазы 1 и продольной осьюротора в данный момент времени будет 40равен главному значению аргументавектора Е . Главное значение аргумента вектора Мщ будет превышатьуголна 90, При достижении ЭДСобмотки возбуждения минимума вектора Ещ и Уориентированы йо тем же,осям, но противоположно направлены.Угол 3. аналогично определяется приравенстве ЭДС обмотки возбуждениянулю. Вектора ЕиЧщ ориентированыпри этом соответственно по осямсид,Контроль скольжения позволяетопределить уголв любой моментвремени к 1ч в 1 О ж- Й1 ж-1, О О вектора напряжения.и токастатора;активное. сопротивление;индуктивность рассеянияобмотки статора. где г - начальное значение углаО(С=О), вычисленное при достижении ЭДС обмотки возбуждения экстремума или нулевогозначения;5 - скольжение.Знаяможно по известным формулам вычислить значения токов и напряжений статора в системе координат ротора в любой момент времени. Применение описанной методики упрощает измерения и исключает погрешности,связанные с использованием устройств для нейосредственного измерения токов статора в осях д и о.Параметры находят,из уравнений Парка-Горева.Расчеты ведут в относительных единицах,Пусть в некоторый момент времени известны мгновенные значения ЭДС обмотки возбуждения, скольжения,напряжений и токов статора в системе координат ротора. Вычислим значения производных указанных токов и перво- образной ЭДС обмотки возбуждения в этот момент времени. Значения потокосцеплешя обмотки статора по оси д и О его,производной найдутся из соотношений (1) и (2) , полученных с учетом того, чтоаЧ а (Б)1 где Ч д - потокосцепйение, соответваствующее основному магнитному потоку по оси с 1,В итоге получаем- ,), ь)а=ь а а аУ:У+ (1-6)а,ОО гдето.1 - ток эквивалентного контура ротора по оси д;10 834818 20 формула ., изобретения ВНИИПИ Заказ 4116/81 Тираж 730 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород,.ул. Проектная, 4 ством скольжения, что, в свою очередь,дает возможность существенно упростить опыт за счет проведения его безпринудительного вращения ротора,П р и м е р, Определение параметров синхронного электродвигателяСДН 15-49-8 (1600 кВт, 6000 В,750 об/мин) осциллографированиемнапряжения на зажимах разомкнутойобмотки возбуждения, скольжения,токов и напряжений статора в режимевыбега двигателя с подачей на статорпониженного напряжения,Двигатель разгоняют до синхроннойскорости номинальным напряжением,которое затем снимают и после за-тухания остаточного напряжения настаторе, его обмотку подключаютк источнику напряжения 380 В. Дляопределения параметров в диапазонескольжений 10-2) режим выбега осциллографируют дважды, с подачей настатор напряжений прямой и обратной последовательностей, Для осциллографирования скольжения используютуниполярный генератор. Скоростьдвижения фотоленты светолучевогоосциллографа .составляет 5 м/с. Всерасчеты выполняют на .ЦВМ с помощьюспециально составленной программы.В результате получают зависимостиактивных сопротивлений и индуктивностей рассеяния роторных контуровот скольжения. Анализ полученных зависимостей показывает, что в исследуемом двигателе эффект вытеснениятока ротора незначителен, Это обстоятельство позволяет, без большойпогрешности, указанные параметрысчитать постоянными во всем диапазонескольженийВЧд= 0,067 о.е.; 1.6 р= 0,175 о.е,;Ко.= 0.085 о.е.; ур= 0,0548 о.е.; Сопоставление результатов расчета с экспериментом подтверждает эффективность предлагаемого способа опре.деления .параметров. Предлагаемый способ позволяетопределять параметры машины как изустановившихся, так и из переходныхрежимов работы. При его реализации отпадает необходимость поддерживания постоянства скольжения принудительным вращением ротора. Параметры могут определяться из режимов пуска, торможения, выбега при пониженном напряжении и др. асинхронных режимов, осуществление которых не требует производства специальных подготови- .тельных работ, Отсутствце в измери тельных целях, при осцийлографировании, вспомогательных устройств (углоизмерительных генераторов, фа.зорегуляторов и др.) также упрощает использование предлагаемого способа, 15 и, вместе с тем, повышает его точность. Предлагаемый способ исключает погрешность, связанную с изменением (колвбаниями)скольжения. Способ измерения индуктивных иактивных сопротивлений электрической 25 машины, преимущественно индуктивногои активного сопротивления демпферных контуров ротора синхронной машины с обмоткой возбуждения ориентированной по продольной оси, путем под- .30 ключения статора к сети переменноготока, измерения тока и напряжения обмотки статора и ЭДС в обмотке, размещенной на роторе, при вращающемся роторе, расчета по измеренным величинам искомых параметров, о т л и ч а".ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения н повышения точности для явнополюсных .синхронных машин, фиксируют величину скольжения ротора по 40 крайней, мере для двух моментов времени, а ЭДС измеряют в отключенной от сети обмотке возбуждения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Данилевич Я. П, и др. Параметры электрических машин переменноготока,"М.-Л "Наука , 1965, с.314-315.2. Теория, расчет и исследование 1высокоиспользованных электрическихмашин.-М,-Л.: Наука", 1965,с.95-108.3. Авторское свидетельство СССРМф 565353, кл. Н 02 К 15/00, 1975.