Переходные процессы в электрических машинах при различных режимах работы

Переходные процессы в электрических машинах при различных режимах работы

Вступление

РГР состоит из 4-х лабораторных работ. Лабораторная работа № 1 рассматривает переходные процессы трансформатора при коротком замыкании в момент включения. Лабораторная работа № 2 дает возможность исследовать режим прямого пуска асинхронной машины с короткозамкнутым ротором. Лабораторная работа № 3 дает возможность получения навыков расчета переходных процессов и установившихся режимов работы синхронной машины без демпферной клетки. Лабораторная работа № 4 позволяет исследовать переходные процессы в машинах постоянного тока.

Лабораторная работа № 1

Тема: Переходной процесс при внезапном коротком замыкании трансформатора.

Цель: Используя полученные данные необходимо построить графики

, ,

Значения к заданию

Ход работы:

1. Подготовим исходные данные для выполнения расчетов:

2. Решение системы дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутта:

Первичное приложенное напряжение:

;

Дискриминант:

;

Расчетные коэффициенты:

;

;

;

;

;

;

;

.

Решение системы уравнений:

.

3. Результаты расчетов:

Рисунок 1. Переходной процесс при внезапном коротком замыкании трансформатора.

Рисунок 2. Графики потокосцеплений при внезапном коротком замыкании трансформатора.

Рисунок 3. Графики токов переходного процесса при внезапном коротком замыкании трансформатора.

Выводы:

1. При синусоидальном напряжении в режиме короткого замыкания ток и потокосцепление первичной обмотки носят затухающий характер. Напряжение опережает ток и потокосцепление почти на .

2. Потокосцепления обмоток трансформатора носят также затухающий характер, причем амплитуда потокосцепления первичной обмотки более чем в 2 раза больше амплитуды вторичной обмотки.

3. Токи обмоток при коротком замыкании находятся в противофазе по отношению друг к другу.

Лабораторная работа № 2

Тема: Переходной процесс в асинхронных машинах.

Цель: Используя исходные данные необходимо численно описать переходные и установившиеся режимы работы асинхронной короткозамкнутой машины в системе координат неподвижной относительно статора.

Значения к заданию

Ход работы:

1. Решение системы дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутта:

Первичные напряжения статора:

;

.

Дискриминант:

;

Расчетные коэффициенты:

;

;

;

.

;

;

.

;

;

;

.

;

;

;

.

;

Решение системы уравнений:

.

Рисунок 4. Графики потокосцеплений при переходном процессе асинхронной короткозамкнутой машины.

Рисунок 5. Графики токов при переходном процессе асинхронной короткозамкнутой машины.

Рисунок 6. График угловой скорости токов при переходном процессе асинхронной короткозамкнутой машины.

переходный процесс машина двигатель Выводы:

1. Амплитуды потокосцеплений статора больше амплитуд потокосцеплений ротора и опережают их по фазе.

2. Токи статора и ротора относительно одной оси находятся в противофазе.

3. Угловая скорость постепенно выходит на определенное установившееся значение.

Лабораторная работа № 3

Тема: Переходной процесс в синхронных машинах.

Цель: Используя исходные данные необходимо численно описать переходные и установившиеся режимы работы синхронной машины без демпферной клетки в системе координат жестко связанной с ротором.

Значения к заданию

Ход работы:

1. Решаем систему дифференциальных уравнений, описывающих переходные и установившиеся режимы синхронной машины методом Рунге-Кутта:

Дискриминант:

;

Расчетные коэффициенты:

;

;

;

.

; ;

;

. ;

;

;

.

Решение системы относительно токов:

;

;

.

Рисунок 7. Графики потокосцеплений статора при переходном процессе синхронной машины.

Рисунок 8. Графики проекций пространственного вектора тока статора и тока возбуждения при переходном процессе синхронной машины.

Рисунок 9. Годограф пространственного вектора тока.

Выводы:

1. Проекция пространственного вектора тока по оси опережает проекцию по оси .

2. Проекция тока возбуждения находится в противофазе проекции статорного тока по оси .

3. Величина пространственного вектора тока (статорного тока) носит затухающий характер.

Лабораторная работа № 4

Тема: Анализ режима прямого пуска двигателя параллельного возбуждения.

Цель: выполнить расчет токов и построить графики рассчитанных величин Значения к заданию

Ход работы:

1. Подготовим исходные данные для выполнения расчетов:

2. Решаем систему дифференциальных уравнений, описывающую установившиеся и переходные режимы работы ДПТ методом Рунге-Кутта:

;

Расчетные коэффициенты:

;

;

;

.

;

;

;

.

;

;

;

.

Решение данной системы уравнений:

;

;

;

;; .

Рисунок 10. Графики iв*= iв*(t), ia*= iа*(t), w*= w*(t) при прямом пуске ДПТ.

Выводы:

1. В начальный момент времени наблюдается резкий скачок тока якоря — пусковой ток, значение которого уменьшается по мере выхода ДПТ в рабочий режим.

2. Угловая скорость растет по мере роста тока возбуждения.

1. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2001. — 327 с.: ил.

2. Методические указания к практическим и лабораторным занятиям по курсу «Математическое моделирование электрических систем». — Одесса: ОПИ, 1988. — 60 с.: ил.