Методические указания к лабораторным работам Дисц. “Переходные процессы в электрических (стр. 5 из 9)

5. Проанализировать влияние намагничивающего тока на режим узла, для чего повторить расчеты п.3., отключив ветвь намагничивания в схеме замещения асинхронного двигателя.

6. Рассмотреть условия работы узла нагрузки при питания его от удаленной станции. Для этого пересчитать сопротивление генератора Г, полагая, что его мощность в полтора раза больше мощности узла нагрузки, т.е.

.

После чего необходимо выполнить следующее.

6.1. Установив номинальный режим двигателя (

, , ), определить значения .

6.2. Для разных значений скольжения измерить активную и реактивную мощности, потребляемые двигателем. По полученным данным построить зависимости

и . Определить коэффициент запаса устойчивости.

7. Определить влияние изменения напряжения сети на величину потребляемой реактивной мощности асинхронного двигателя и сопоставить их с расчетом по выражению (14), считая, что коэффициент загрузки равен 1.

8. Определить влияние изменения коэффициента загрузки на величину потребляемой реактивной мощности асинхронного двигателя и сопоставить их с расчетом по выражению (14), считая, что напряжение сети неизменно и равно номинальному значению.

9. Определить влияние одновременного изменения напряжения сети и коэффициента загрузки на величину потребляемой реактивной мощности асинхронного двигателя и сопоставить их с расчетом по выражению (14).

При выполнении пп. 7, 8, 9 построить зависимость

, определить , и коэффициент запаса статической устойчивости.

10. Ответить на контрольные вопросы к лабораторной работе.

Содержание отчета

1. Привести принципиальную схему системы и узла нагрузки с указанием технических характеристик оборудования и схему замещения с указанием рассчитанных электромагнитных параметров элементов системы, трансформатора

, асинхронного двигателя и освещения.

2. Приложить полученные графические зависимости мощностей и напряжения от скольжения.

3. Привести полученные графические зависимости мощностей и напряжения от скольжения.

4. Определить коэффициенты запаса статической устойчивости асинхронного двигателя по мощности, напряжению и скольжению для всех рассматриваемых случаев.

5. По полученным результатам произвести анализ и сделать выводы по работе. Дать рекомендации по повышению статической устойчивости асинхронных двигателей и узла нагрузки.

Пояснения к работе

1. Общие замечания

В промышленности и сельском хозяйстве основными потребителями электроэнергии являются асинхронные двигатели (60-70%), синхронные двигатели составляют 10%, осветительная нагрузка 20-30%. В связи с этим, представляет интерес исследование статической устойчивости асинхронных двигателей в нормальном режиме работы энергосистемы при малых возмущениях, т.к. если группа асинхронных двигателей имеет мощность, соизмеримую с мощностью источника питания, то в этом случае их режим работы может оказать существенное влияние на устойчивость энергосистемы в целом.

Снижение напряжения в питающей сети влечет за собой увеличение токов статора и ротора асинхронных двигателей (при неизменной нагрузке на валу двигателя), что обуславливает дальнейшее снижение напряжения и возникновение резкого снижения напряжения в сети, т.е. “лавины напряжения”. У асинхронного двигателя имеется только одна область устойчивой работы - это область, расположенная на восходящей части характеристики

. Область между критическим скольжением и скольжением, равным 1, является неустойчивой (рис. 2).

Рис. 2. Характеристика асинхронного двигателя при различных значениях питающего напряжения

В нормальных условиях двигатель работает на устойчивой части своей характеристики при скольжении меньше критического. Однако при снижении напряжения или увеличении механического вращающего момента двигатель может оказаться в критическом режиме (точки

, на рис. 2). При дальнейшем снижении напряжения точка, характеризующая режим, перейдет на спадающую часть характеристики, двигатель будет тормозиться, ток и реактивная мощность будут резко расти, а затем двигатель остановится - “опрокинется” (точки , на рис. 2).

2. Статическая устойчивость асинхронных двигателей

Под статической устойчивостью электрической машины понимается ее способность возвращаться к установившемуся режиму после малых возмущений. Причинами, вызывающими нарушение статической устойчивости, могут быть: значительное увеличение внешнего сопротивления (отключение части питающих линий) или мощности приводного механизма, а также снижение напряжения в узле нагрузки. Обычно запас по статической устойчивости нагрузки оценивается величиной допустимого снижения напряжения в точке питания.

Значения напряжения на зажимах двигателей и независимой от режима работы двигателей э.д.с. источника питания называются критическими, если они соответствуют пределу статической устойчивости. Значения

и обычно определяются при номинальной частоте.

,	(1)
,	(2)

где

- номинальный коэффициент мощности двигателя,

,

- внешнее сопротивление двигателя,

при номинальном скольжении

(3)

где

- кратность максимального момента двигателя,

, - определяются по паспортным данным двигателя.

В формулах (1) - (3) и во всех последующих все входящие величины подставляются в относительных единицах (о.е.).

Нарушение статической устойчивости двигателя можно пояснить, рассматривая механические характеристики приводного механизма (кривая 1 на рис. 3) и двигателя, определенные при различных значениях напряжения. Механические характеристики асинхронного двигателя

при номинальном и критическом напряжениях представлены кривыми 2 и 3 на рис. 3. Кривая 1 характеризует приводной механизм.

При напряжении

рабочей точкой двигателя является точка А, скольжение при этом равно номинальному. При напряжении наступает критический режим (точка В) и двигатель работает со скольжением, равным критическому.

При напряжении

происходит нарушение устойчивости при скольжении несколько большем, чем критическое (точка С, кривая 4). Критический режим характеризуется критериями и .

Статическая устойчивость асинхронного двигателя обычно определяется по следующим критериям:

(4);

(5)

Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя и приводного механизма

При этом коэффициент запаса статической устойчивости может быть определен по выражениям:

,	(6)
,	(7)
,	(8)

В выражении (7) максимальная мощность берется по асинхронной характеристике согласно выражениям: