Способ определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин

 

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 включенные 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

(19) (1Ц

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 31/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И,ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699711./22 (22) 02,06.89 (46) 30.07.92. Бюл, М 28 (71) Донецкий политехнический институт (72) Г.Г.Рогозин, НХ.Пятлина, Ю.И.Печуркин и В.В.Бабий (56) Авторское свидетельство СССР

М 1120258, кл. 6 01 Е 31/34, 1983;

Жерве .К. Промышленные испытанйя электрических машин.-Л;: Энергоатомиздат, 1984, с, 334-335. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНЫХ

И ИНДУКТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

РАССЕЯНИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА ТРЕХФАЗНЫХ СИНХРОННЫХ МАШИН (57) Изобретение относится к элехтротехнике и может быть использовано для определейия активных.и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазйых сийхронных машин. Целью изобретения является повышение точности определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора за счет учета влияния вытеснения тока в стерИзобретение 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 обмо жнях обмотки статора и вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора. Поставленная цель достигается тем, что прй 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%мыкают 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 оо соответствующим выражениям эквивалентное напряжение на измерительной катушке и осуществляют. синтез схемы замещения обмотки статора и определлют активные и индуктивные сопротивле-

we рассеяния путам решения итерационным методом системы йз трех уравнений. 3 ил. (л ки статора и вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора, На фиг.1 приведена развернутая схема обмотки статора синхронной машины; на фиг.2 — схема измерейий при воздействии на обмотку статора постоянным напряжением; на фиг.3 — многоконтурная схема замещения обмотки статора.

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

1751705 мые измерительной катушкой, расположенной на активной поверхности статора, обус-. . ловлены полными потокосцеплениями пазов.

Очевидно, что значения измеренных напря5 жений для каждой иэ М групп пазов, характеризуемых определенными отношениями токов в верхних и нижних стержнях, должны переСчитываться пропорционально потокосцеплениям отдельных стержней ф, по10 следовательно соединенных в ветви первой и второй из выбраннь(х фаз, Расчетное выражение для Хв а этом случае имеет аид

Хв, Uk экв.. Wl( (4) где а — число витков фазы статора, соединенных последовательно;

20 вк — число витков измерительной катушки; ! — ток в обмотке статора, А;

Ок экв — эквивалентное напряжение, определяемое по данйым измерений напря25 жений 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

30 фаэ обмотки статора в части пазов машины стержни не обтекаются током, в ряде пазов стержни с токовой нагрузкой расположены вверху (1/О), а в других — на дне паза (0/1).

Напряжения измерительной катушки, отра35 жающей полные потокосцепления пазов, следует пересчитывать пропорционально отношению

) r,1

45 где г — сопротивление постоянному току контура затухания на фазу, оти, ед„

1 — начальное значение тока k-й экспоненциальной составляющей кривой затухания постоянного тока, отн. ед.; 50

dt — коэффициент затухания k-й составляющей кривой затухания постоянного тока. 1 /рад; у= f/150 — значение частоты, отн, ед.

Индуктивное сопротивление Ха а выра- 55 жении (1) определяется с учетом изменения потоков на активной поверхности расточки статора над клиньями пазов с различным отношением токов а верхних и нижних стержнях. указанные изменения, регистрируеС учетом изложенного (5) 1 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/О и О/1, —. no 12.

На фиг.2 источник 55 напряжения подключен через измерительный шунт 56 к двум встречно включенным фазным обмоткам 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 на постоянном токе (r,), сопротивление 61 .— индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора (Х,), сопротивление 62 — активное сопротивление, учитывающее эффект вытеснения тока в обмотке Статора (r ), сопротивления 63 и 64 — соответственно активное и индуктивное сопротивления рассеяния эквивалентного контура вихревых токов а стали эубцовой эоны магнитопровода статора (где и Хдв).

Определение активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора осуществляется путем синтеза схемы замещения обмотки статора, показанной на фиг,3, по частотной характеристике полного сопротивления, определяемой выражением

Xgg (j y) 2 gg,(j g — j P Хв, де ф — потокосцепление j -ro стержня, входящего в последовательное соединение витков ветви обмотки статора, Вб; ф l — полное потокосцепление паза, входящего в 1-ю группу, имеющую одинаковые токовые нагрузки стержней в пазах обмотки статора, 86, м ф

14 вкв = 1 g Ui =1

Ь I =1

X где UI — напряжение на выводах измерительной катушки 1-й группы обмотки, В:

mi — число пазов в! — и группе обмотке;

M — количество групп с пазами, одинаковыми по токовой нагрузке;

1751705 и — количество пазов обмотки статора с токовыми нагрузками, При выполнении расчета 0к экв по выражению (5) учитывается расположение i-ro стержня в пазу с одинаковыми токовыми 5 нагрузками стержней. При этом в зависимости от расположения стержня в пазу (верхний/нижний) потокосцепления Ч, рассчитываются по следующим выражениям (стержень, входящий в последовательную 10 цепь витков ветви фазной обмотки, отмечен знаком "*

X Ь(а) - ХЬ (О))/Ъб 2

Zs6 = Оном/ 1/3 1НО58

1- К(— М+2 Ьз);

6 . 15 (6)

g- K(М+Ь+2 Ьз), 11 при 1*/1 ф при 1/1* ф клиньями 26-53 — с отношением токов в

20 стержнях О/1, Результаты измерений: напряжение на обмотке статора 35 В; ток в каждом из трех опытов 19,45; 19,35 l9,4 А; мощность 40 Вт; напряжения на измерительной катушке

25 13,17; 6,07; 8, t В соответственно.

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

К=0,4 "10 I S (4a1 Ь11), (7) Z= U /2.l;

Я = Р /2.I2;

35 Rii=ilz2R2 ки; и по результатам трех опытов определяют среднее значение индуктивного сопротивления.

40 Вычисляют Ua 5к5 с учетом выражений (6) и (8), а также различия в значениях токов при 1/1 у 1= К(— hi+пг+4 пз);

Х 3 ф = К(1Ь1+ь,з); (8) 45 к 1, р,1 п f ° g)+m ° "1+

X 3 экв -4Ц- (1 + при 1/О з=К(— М+Ьг+ пз) 4 х. 3

ЫКЗ О\2 ф2 + Ui;a ma ЗЗ

12 фЗЗ 13 ф З

1 13,17 24 4,2407 + 24 7,5296 т 48 19 45 11 7703 при О/1

+ 8,1 12 5.1852 +

55 19,35 5,1852

6,07 12 1,8963 vials — тЗЮ вЂ” "" где h> высота стержней, мм;

Ьг — расстояние между стержнями, мм;

hs — расстояние между верхним стержнем и клином, мм.

Например, для турбогенератора типа

Т2 — 25-2 hi = 60,5 мм; йг 13,5 мм; йз

6,5+ 16- 22,5;

Значение коэффициента К входящегО в вйражение (6), определяется выражением где S — число стержней в пазу;

l — ток в ветви обмотки, А; а1 — число параллельных ветвей обмотЬ12 ширина паза, Ml4, Полные патокосцепления пазов в зависимости от соотношения токов в верхних и нижних стержнях обмотки рассчитываются по следующим выражениям:

Как следует иэ выражения (5), с учетом (6) и (8) значение коэффициента Y не требуе численного определения.

В рассматриваемом случае у турбогенератора Т2-25-2 количество групп M - 3; число пазов в группе с соотношением нагрузок 1+/1 — m 1- 24, с соотношением 1/1*—

- m" 1- 24, с соотношением 1/Π—. вг = 12 и с соотношением О/1 — аз - 12.

B системе относительных единиц где Qe — базисное сопротивление обмотки статора, определяемое по номинальным данным синхронной машины из выражения

Для осуществления способа удаляют иэ машины ротор. соединяют две фаэные обмотки статора встречно и воздействуют на них переменным напряжением промышленной частоты, измеряют ток и активную мощность в обмотке статора при трех различных положениях измерительной катушки над клиньямй пазов 8 — 35 с отношением токов е стержнях 1/1, над клиньями 16-43 — с отношением токов в стержнях 1/О и над в каждом из трех опытов, что исключает величину тока в знаменателе выражения (4) 1751705

Вычисляют Xa no выражению (4) P 5214 0469 ()м

Вычисляют Х по выражению

Х6 Ха ср — Хв - 0,8917 — 0,4693 = 0,4224 Ом, В сйствме относительных единиц в соответсгвии с выражением (9) 16600 х6.„- Х а.6 0,4224 -.- @- -0,12

O j/) Yp (Я) ю

Далее осуществляют синтез схемы замещения обмотки статора: определяют активные и индуктивные сопротивления

61-64 рассеяния многоконтурной схемы замещения обмотки статора путем решения методом итерации следующей системы уравнений:

Ь Ф)-Z> (ИИ ()«)-ЫЮ, й(!и) Zg (i!sl q (1)2) gs(s 1 )>10)

s!s (g s) = K s! » (g s) !,()1 s) -, 4 Ы у з

X((()))":га;®

Ь((!)- gx >

)2()() )л8 )

Ь(а) „ь.,р„

Таким образом, используя предлагаегде мый способ, можно повысить точность определения электромагнитных параметров схемы замещения статора синхронной маЗатем воздействуют на две фазные обмоткй

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

58 замыкают укаэанные 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 ш(.

Xss- .,, U(ф ф (, ! Щс !" l= — ) i=! где w — число витков фазной обмотки статора, соединенных последовательно;

1 — ток в обмотке статора, А;

40 v4s; — число витков измерительной катушки;

И вЂ” количество пазов обмотки статора с токовыми нагрузками;

U! — напряжение на выводах! -й группы

45. обмотки, В, а! — число пазов в i- и группе обмотки;

M — количество групп с одинаковыми пазами по токовой нагрузке; ф — потокосцепление стержня, входя50 щего в последовательное соединение витков ветви обмотки статора, Вб; ф !- полное потокосцепление паза, входящего в 1-ю группу, Вб; а активные и индуктивные сопротивления рассеяния on55 ределяют из системы авнений ур

941 ) МаИ(!М-р(!р)

Эв(!14 +))s()b) 9ь(itsy J (i)! )>

5(!))s) ps1 4fs)-) (ф s1s.(gs) шины за счет учета влияния вытеснения тока в стержнях обмотки статора и вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора, 5 Формула изобретения

Способ определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора трехфазных синхронных машин, включающий воздействие на обмотку стато10 ра 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, 15 и определение активных и индуктивных сопротивлений рассеяния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, воздействие переменным напряжением осуществляют на две встречно соединенные

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

25 напряжением, измеряя в ней ток, после чего замыкают обмотку статора и регистрируют процесс затухания тока в ней, определяют индуктивное сопротивление, обусловленное магнитным потоком на акЗО тивной поверхности статора, в соответствии с выражением

1751705

10 где Y>(jу)-1/ уХ -ф

Хр> — индуктивное сопротивление рассеяния, определяемое в соответствии с выражением 5

Хбо(ф 2уо0/ )y X, тз O Я " 1/(где + j 7 Хдс);

r> — активное сопротивление рассея- 10 ния эквивалентного контура вихревых тОков в стали зубцовой зоны магнитопровада ста- . тора, Ом; . Хдс — индуктивное сопротивление рассеяния эквивалентного контура вихревых токов в стали зубцовой зоны магнитопровода статора, Ом; г — сопротивление контура затухания обмотки статора по постоянному току, Ом;

: 1к — начальное значение тока k-4 экспоненциальной составляющей кривой затухания, отн. ед; . щ коэффициент затухания к и зкспоненциальной соетавляющей, 1/рад; у- частота тока; отн; ед.

Составитель Б. Тогунов

Редактор А. Лежнина Техред М.Моргентал Корректор С, Черни

Заказ 2690 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Рауигскал наб., 4/5 производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, уп.Гагарина, 101