Министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан совместный факультет

6. Содержание отчета
1.1 Схема модели и описание виртуальных блоков.
1.2 Механические характеристики машины в двигательном режиме.
1.3 Рабочие характеристики машины в двигательном режиме.


Лабораторная работа № 6.
Исследование трехфазной магнитоэлектрической синхронной машины

1. Цель работы

Исследование трехфазной явнополюсной, магнитоэлектрической синхронной машины.
2. Указания к выполнению работы
В качестве дополнительной литературы рекомендуется воспользоваться [1].
3. Содержание работы
1.1 Снятие рабочих характеристик машины в двигательном режиме.
1.2 Снятие зависимости потребляемой из сети мощности от потока возбуждения машины.
4. Описание виртуальной лабораторной установки
Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 6.1.
Она содержит:

• 
  Источник переменного трехфазного напряжения Source из биб­лиотеки PowerSystemBlockset/Extras/ElectricalSources;
  
• 
  Измеритель трехфазного напряжения и тока Three-PhaseV-IMeasurement из библиотеки PowerSystemBlockset/Extras/ Measurement;
  
• 
  исследуемую трехфазную синхронную машину PermanentMagnetSynchronousMachine из библиотеки PowerSystemBlocksetlMachines',
  
• 
  измеритель активной и реактивной мощности Р_ьQ_x из библио­теки PowerSystemBlockset/Extras/Measurement;
  
• 
  блок измерения переменных состояния машины MachinesMeasurement из библиотеки PowerSystemBlockset/Machines;
  

Рис. 6.1. Модель для исследования синхронной машины

• 
  блок Displayдля количественного представления измеренных мощностей (в трех первых окнах блока представлены активные мощности в каждой фазе машины, в трех последних — реактив­ные мощности);
  
• 
  блок RMSиз библиотеки PowerSystemBlockset/Extras/ Measurement, измеряющий действующий ток в фазе машины;
  
• 
  блок Momentдля задания механического момента на валу маши­ны из главной библиотеки Simulink/Source;
  
• 
  блок Productиз главной библиотеки Simulink/Math, вычисляю­щий механическую мощность на валу машины;
  
• 
  блок Scopeдля наблюдения тока статора, момента и механичес­кой мощности синхронной машины из главной библиотеки Simulink/Sinks;
  
• 
  блок Displaylдля количественного представления измеренных тока (А) и электромагнитного момента (Нм) машины из главной библиотеки Simulink/Sinks;
  
• 
  блок Mux,объединяющий два сигнала в один векторный из главной библиотеки Simulink/Sygnal&System.
  

Рис.6.2. Окно настройки параметров синхронной машины


Окно настройки параметров синхронной машины показано на рис. 6.2.
В полях окна последовательно задаются:

• 
  активное сопротивление обмотки статора (Ом);
  
• 
  индуктивности по продольной и поперечной оси (Гн);
  
• 
  максимальный поток в машине (Вб);
  
• 
  момент инерции (кгм²), коэффициент вязкого трения (Нмс), чис­ло пар полюсов.
  

Окно настройки блока измерения переменных состояния машины показано на рис. 6.3.
Гип машины выбирается в поле Machinetype.В выпадающем меню этого поля следует выбрать Permanentmagnetsynchronous. Флажки слева включаются у тех переменных состояния, которые под­лежат измерению.

Окно настройки параметров источника показано на рис. 6.4. Напряжение и частота источника должны быть согласованы с напряже­нием, скоростью и числом пар полюсов машины.

Рис. 6.3.Окно настройки измерителя переменных состояния машины





Рис. 6.4.Окно настройки параметров источника питания

5. Порядок выполнения работы

Параметры синхронной машины и источника питания для выпол­нения работы задаются преподавателем. При самостоятельной работе данные машины можно принять такими, как на рис. 6.2, а данные источника — как на рис. 6.4. Окно настройки параметров моделиро­вания показано на рис. 6.5.




Рис. 6.5.Окно настройки параметров моделирования


Снятие механической и рабочих характеристик машины в двига­тельном режиме в соответствии с п. 3.1 содержания работы произво­дится на модели (рис. 6.1) при изменении нагрузочного момента от нуля до 1,4 от номинального. Номинальный момент определяется из выражения





где _{ } ,_{ } = 2πf— амплитуда и частота источника питания, _{ }, R_s,
р— максимальный поток, сопротивление статора и число пар полю­сов машины (рис. 6.2).
Для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделиро­вание. При проведении исследований заполняется таблица 6.1.


Таблица 6.1

	Измерения					Вычисления
М	P1	Q1	U1	I1		P2	I		cos  
[Нм]	[Вт]	[ВАр]	[В]	[А]	[рад/с]	[Вт]	[А]	[град]		[%]

Вычисления осуществляются по формулам:





По данным таблицы строятся рабочие характеристики I, cos_{ },h=f(P₂).
На рис. 6.6 видны зависимости переменных состояния машины.
Снятие зависимости потребляемой из сети мощности от потока возбуждения машины в соответствии с п. 3.2 содержания работы осу­ществляется на модели (рис. 6.1) при постоянном моменте нагрузки (задается преподавателем). Максимальный поток в поле Fluxinducedmagnets (рис. 6.2) следует задавать в диапазоне 0,6-1,2 Вб с шагом 0,05 Вб. Для каждого значения потока проводить моделирова­ние, по результатам заполнить таблицу 6.2.
Таблица 6.2

Фm,	Q1	P1	cos  
[Вб]	[ВАр]	[Вт]

6. Содержание отчета
6.1 Схема модели и описание виртуальных блоков.
6.2 Рабочие характеристики машины в двигательном режиме.
6.3 Зависимости P₁Q₁cos_{ } от Ф_т.


Рис. 6.6.Временные зависимости переменных состояния машины
Лабораторная работа №7.
Исследование синхронного генератора


1. Цель работы
Исследование синхронного генератора с электромагнитным возбуждением при работе на пассивную нагруку.
2. Указания к выполнению работы
В качестве дополнительной литературы рекомендуется воспользоваться [4, 13].
3. Содержание работы
3.1. Снятие угловой характеристики генератора .
3.2. Снятие внешней (нагрузочной) и рабочих характеристик генератора при активной нагрузке.
3.3. Снятие внешней (нагрузочной) характеристики генератора при активно-индуктивной нагрузке.
3.4. Снятие внешней (нагрузочной) характеристики генератора при активно-емкостной нагрузке.
4. Описание виртуальной лабораторной установки
Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 7.1.
Она содержит:

• 
  Исследуемую трехфазную синхронную машину SimplifiedSynchronousMachine из библиотеки PowerSystemBlockset/Machines;
  
• 
  Измеритель параметров состояния машины MachinesMeasurement из библиотеки PowerSystemBlockset/Machines;
  
• 
  Трехфазнуюнагрузку 3-Phase Load избиблиотеки Power System Blockset/Extras / Three-Phase Library;
  

Рис. 7.1.Модель для исследования синхронного генератора

• 
  блок RMS.Vs, для измерения действующего значений напряжения на нагрузке;
  
• 
  блоки Fourier, Fourierl, измеряющие амплитуды и начальные фазы напряжения на нагрузке и э.д.с. генератора из библиотеки PowerSystemBlockset/Extras / Measurements;
  
• 
  блоки Display1, Display2, Display3 для количественного представления измеренных величин и блок Scope для наблюдения тока якоря, скорости и электромагнитной мощности синхронной машины из главной библиотеки Simulink/Sinks;
  
• 
  блок E₀ для задания э.д.с. возбуждения из главной библиотеки Simulink/Source;
  
• 
  блоки Mux, Demax из главной библиотеки Simulink/Sygnal&System.
  

Окно настройки параметров синхронной машины показано на рис. 7.2.
В полях окна последовательно задаются:

• 
  схема соединения обмоток статора машины. В выпадающем меню этого поля можно выбрать соединение звездой без нулевого и с нулевым проводом;
  

Рис. 7.2.окно настройки параметров синхронной машины

• 
  полная мощность (ВА), действующее линейное напряжение и частота;
  
• 
  момент инерции (кгм²), коэффициент демпфирования, число пар полюсов;
  
• 
  активное сопротивление и индуктивность обмотки якоря (статора);
  
• 
  начальные условия при пуске модели.
  

Окно настройки блока измерения переменных состояния машины показано на рис. 7.3.
Тип машины выбирается в поле Machinetype. Флажки слева включаются у тех переменных состояния, которые подлежат измерению.

Рис. 7.3.Окно настройки блока измерения переменных состояния машины

Рис. 7.4.Окно настройки измерителя действующих значений

Блок настройки измерителя действующих значений показан на рис. 7.4. В окне настройки этого блока задается частота, на которой производятся измерения.

Окно настройки блоков Fourier, Fourier1 показано на рис. 7.5. В полях окна задается частота и первая гармоника измеряемого напряжения. Разность фаз между измеряемыми напряжением и э.д.с. – есть угол нагрузки.
Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 7.6.

Рис. 7.5.Окно настройки блоков Fourier

Рис. 7.6.Окно настройки параметров нагрузки

В поля окна вводятся действующее линейное напряжение и частота, которые должны быть согласованы с напряжением и частотой генератора (рис. 7.2), активная, реактивная (индуктивная) и реактивная (емкостная) мощности нагрузки. Удобней эти мощности задавать как номинальную мощность генератора, умноженную на коэффициент.

Содержание и настройка остальных блоков модели подробно описаны ранее.