 |
|
Подключение генератора к сети методом самосинхронизации
· Нажмите кнопку «ОТКЛ.» выключателя A7.
· Подключите генератор G4 к электрической сети методом самосинхронизации. Для этого выполните следующие действия:
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» источника G2.
- Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя М1 (генератора G4) 1500 мин–1.
- Соедините невозбужденный генератор с сетью нажатием кнопки «ВКЛ.» блока А5 синхронизации.
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3.
- Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите напряжение на его выходе равное 20 В.
- Возбудите генератор нажатием на кнопку «ВКЛ.» трехполюсного выключателя А7.
· Остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить» 
.
· Отобразите записанный процесс нажатием на виртуальную кнопку 
.
· Используя возможности программы «Многоканальный осциллограф», проанализируйте полученные временные зависимости токов фаз генератора.
· По завершении экспериментов отключите источник G1 и выключатели «СЕТЬ» блоков А1, А5, А7, P2, G2, G3.
Таблица 2.1.1
Условия выполнения синхронизации
| Условие | Средство контроля | Критерий выполнения условия | Критерий не выполнения условия | Рекомендации по выполнению условия |
| Равенство напряжений синхронного генератора и сети | Вольтметры со стороны синхронного генератора и сети | Напряжения со стороны синхронного генератора и сети равны | Напряжения со стороны синхронного генератора и сети неравны | Регулировать напряжения возбуждения синхронного генератора до момента выравнивания напряжений со стороны синхронного генератора и сети |
| Одинаковый порядок чередования фаз напряжений синхронного генератора и сети | Лампы в разрывах фаз | Лампы в фазах периодически одновременно загораются и гаснут (частоты напряжений не равны); горят (напряжения в противофазе); не горят (напряжения синфазные) | Лампы в фазах периодически неодновременно загораются и гаснут, создавая эффект “кругового огня” | Переключить любые две фазы синхронного генератора |
| Равенство частот синхронного генератора и сети | Синхроноскоп | Стрелка синхроноскопа неподвижна. | Стрелка синхроноскопа вращается | Регулировать частоту вращения синхронного генератора |
| Синфазность напряжений синхронного генератора и сети | Синхроноскоп | Стрелка синхроноскопа располагается вертикально напротив риски | Стрелка синхроноскопа отклонена от вертикального положения | Регулировать частоту вращения синхронного генератора |
2.2. Снятие угловых характеристик синхронного генератора
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
| Обозна-чение | Наименование | Тип | Параметры |
| A1 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3 х 80 В×А; 230 (звезда) / 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В |
| А2, А3 | Модель линии электропередачи | 313.2 | 400 В ~; 3 ´ 0,5 А |
| A4 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.2 | 3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 / 230 В (треугольник) |
| A5 | Блок синхронизации | 400 В ~; 10 А 3 индикаторные лампы; синхроноскоп | |
| А6 | Индуктивная нагрузка | 324.2 | 220/380 В; 50Гц; 3х40 Вар |
| А7 | Активная нагрузка | 306.1 | 220/380 В; 50Гц; 3´0…50 Вт |
| А8 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | 400 В ~; 10 А |
| А9 | Линейный реактор | 314.2 | 3´0,3 Гн, 0,5 А |
| Р2 | Измеритель напряжений и частот | 504.2 | 2 вольтметра 0…500 В ~ 2 частотомера 45…55 Гц; 220 В ~ |
| Р1 | Указатель частоты вращения | 506.2 | 2000…0…2000 мин-1 |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | Цепь якоря 0…250 В -; 3 А Цепь возбуждения 200 В -; 1 А |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 | 0…40 В -; 3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| M1 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| Р1 | Указатель частоты вращения | 506.2 | 2000…0…2000 мин-1 |
| Р2 | Измеритель напряжений и частот | 504.2 | 2 вольтметра 0…500 В ~ 2 частотомера 45…55 Гц; 220 В ~ |
| Р3 | Измеритель мощностей | 507.2 | 15; 60; 150; 300; 600 В, 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А. |
| Р4 | Указатель угла нагрузки синхронной машины | 505.2 | – 180°...0...180° |
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.
· Соедините гнезда защитного заземления " 
" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
· Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели режимов работы источника G2 питания двигателя постоянного тока, возбудителя G3 синхронной машины, трехполюсного выключателя А8 установите в положение «РУЧН.».
· Переключатели номинальных фазных напряжений трехфазных трансформаторных групп А2 и А4 установите равными 220 В. Параметры линии электропередачи А3 установите следующими: R = 0 Ом, L/RL = 0,9 Гн/ 24 Ом, С1=С2=0 мкФ.
· Переключатели активной А7 и индуктивной А6 нагрузок установите в положение 0 % от 50 Вт и 0 % от 40 Вар соответственно во всех фазах.
· Включите выключатели источника G2 питания двигателя постоянного тока, возбудителя G3 синхронной машины, указателя P1 частоты вращения, указателя Р4 угла нагрузки, измерителя мощностей Р3, блока А5 синхронизации, трехполюсного выключателя А8.
· Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.
· Включите ключ-выключатель источника G1.
· Включите источник G1 нажатием на кнопку «ВКЛ» на его передней панели. О наличии напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
· Осуществите ручное подключение к сети синхронного генератора G4 методом точной синхронизации. Для этого:
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» источника G2.
- Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя М1 (генератора G4) 1500 мин–1.
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» трехполюсного выключателя А8.
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3.
- Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите напряжение между фазами (линейное) генератора G4 равным линейному напряжению сети. Равенство напряжений и частот генератора и сети определяйте по измерителю P1.
- Обеспечьте условия синхронизации согласно табл. 2.1.1.
- В момент, когда стрелка синхроноскопа блока А5 синхронизации займет вертикальное положение, соедините генератор с сетью нажатием кнопки «ВКЛ.» этого блока.
· Включите выключатель «СЕТЬ» указателя угла нагрузки Р4.
· Вращая регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3, установите равными нулю значения активной и реактивной мощностей генератора G4.
· С помощью потенциометров «ГРУБО» и «ТОЧНО» установки нуля указателя Р4 настройте последний путем установки его стрелки на нулевое значение (середину) шкалы. Если этого сделать не удается, то проводник, соединяющий гнездо «L» указателя P4 с гнездом фазы «А» линейного реактора А9, пересоедините так, чтобы он соединял гнездо «L» указателя P4 с гнездом фазы «В» или фазы «С» реактора А9.
· Установите вращением регулировочной рукоятки возбудителя G3 требуемый ток возбуждения If генератора G4, например 1,5 А, и поддерживайте его неизменным в ходе эксперимента.
· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте угол d нагрузки и записывайте показания указателя Р4 угла нагрузки синхронной машины, ваттметра и варметра измерителя мощностей Р3 и вольтметра, блока Р2 в таблицу 2.2.1.
Таблица 2.2.1
| d, град | |||||||||
| Р, Вт | |||||||||
| Q, ВАр | |||||||||
| UГ, В |
· В случае перехода генератора G4 в асинхронный режим работы разгружайте его по активной мощности, вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до тех пор, пока не восстановится синхронная работа генератора с сетью.
· По завершении эксперимента, вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгрузите генератор G4 по активной мощности, нажмите кнопку «ОТКЛ.» блока синхронизации А2, поверните регулировочные рукоятки сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 против часовой стрелки до упора, отключите выключатели «СЕТЬ» возбудителя G3, источника G2, блока синхронизации А2, указателей Р1 и Р4, отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб и последующим отключением ключа – выключателя.
· Постройте в виде графиков угловые характеристики P ( d ), Q ( d ), U ( d ).
· Для исследования влияния длины линии на угловые характеристики генератора изменяйте параметры линий электропередачи А2 и А4.
· Для исследования влияния напряжения линии на угловые характеристики генератора одновременно изменяйте номинальные вторичные фазные напряжения трехфазных трансформаторных групп А1 и А4 вращением переключателей на их передних панелях.
· Для исследования влияния промежуточного отбора мощности изменяйте параметры активной А7 и индуктивной А6 нагрузок.
· Для исследования влияния сопротивления электрической системы на угловые характеристики генератора исключайте из схемы линейный реактор А9.
· Для исследования влияния регулирования возбуждения генератора на его угловые характеристики изменяйте ток возбуждения генератора.
· Для снятия угловых характеристик генератора, работающего с постоянным коэффициентом мощности (cos 
), поддерживайте его коэффициент мощности постоянным, например 0,9 – 0,95 путем регулирования его реактивной мощности.
2.3. Процесс потери устойчивости генератора при медленном его нагружении
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
| Обозна-чение | Наименование | Тип | Параметры |
| A1 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3 х 80 В×А; 230 (звезда) / 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В |
| А2, А3 | Модель линии электропередачи | 313.2 | 400 В ~; 3 ´ 0,5 А |
| A4 | Трехфазная трансформаторная группа | 347.2 | 3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 / 230 В (треугольник) |
| A5 | Блок синхронизации | 400 В ~; 10 А 3 индикаторные лампы; синхроноскоп | |
| А6 | Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения | 401.1 | 600 В / 3 В (тр-р напряж.) 0,3 А / 3 В (тр-р тока) |
| А7 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/выходов | |
| А8 | Персональный компьютер | Windows XP, плата сбора информации PCI 6024E | |
| А9 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | 400 В ~; 10 А |
| А10 | Терминал | 6 розеток с 8 контактами; 6´8 гнезд | |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | 400 В ~; 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | Цепь якоря 0…250 В -; 3 А Цепь возбуждения 200 В -; 1 А |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 | 0…40 В -; 3,5 А |
| G4 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин-1 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| M1 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возб.) |
| P1 | Указатель частоты вращения | 506.2 | 2000…0…2000 мин-1 |
| P2 | Измеритель напряжений и частот | 504.2 | 2 вольтметра 0…500 В ~ 2 частотомера 45…55 Гц; 220 В ~ |
| Р3 | Измеритель мощностей | 507.2 | 15 - 600 В, 0,05-0,5 А. |
| Р4 | Указатель угла нагрузки синхронной машины | 505.2 | -1800…0…1800 |
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
· Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели номинальных фазных напряжений трехфазных трансформаторных групп А1 и А4 установите равными 220 В. Параметры линий электропередачи А2 и А3 установите следующими: R = 0 Ом, L/RL = 0,9 Гн/ 24 Ом, С1=С2=0 мкФ.
· Переключатели режимов работы источника G2 питания двигателя постоянного тока, возбудителя G3 синхронной машины, трехполюсного выключателя А9 установите в положение «РУЧН.». Тумблеры делителей напряжения коннектора А7 установите в положение «1:10» (для регистрации токов выше 1 А) или «1:1» (для регистрации малых токов). Тумблер выбора режима работы общей точки аналоговых входов коннектора А7 установите в положение «AIGND».
· Включите выключатели «СЕТЬ» источника G2 питания двигателя постоянного тока, возбудителя G3 синхронной машины, указателя P1 частоты вращения, блока А5 синхронизации, трехполюсного выключателя А9.
· Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.
· Включите ключ-выключатель источника G1.
· Включите источник G1 нажатием на кнопку «ВКЛ» на его передней панели. О наличии напряжений на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А8 и запустите программу «Многоканальный осциллограф».
· Выберите сканирование каналов ACH0-ACH8, ACH2-ACH10, ACH3-ACH11, АСН4-АСН12. Отобразите панель цифровых индикаторов нажатием на виртуальную кнопку 
. Настройте панель на регистрацию необходимых интегральных значений сигналов. Выберите подходящие множители.
· Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования используемых каналов виртуального осциллографа.
· Подключите генератор G4 к электрической сети методом точной синхронизации. Для этого выполните следующие действия:
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» источника G2.
- Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите частоту вращения двигателя М1 (генератора G4) 1500 мин–1.
- Нажмите на кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3.
- Нажмите кнопку «ВКЛ.» трехполюсного выключателя А9.
- Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, установите напряжение между фазами (линейное) генератора G4 равным линейному напряжению сети. Равенство напряжений и частот генератора и сети определяйте по измерителю P2.
- Обеспечьте условия синхронизации согласно табл. 2.1.1.
- В момент, когда стрелка синхроноскопа блока А5 синхронизации займет вертикальное положение, соедините генератор с сетью нажатием кнопки «ВКЛ.» этого блока.
· Осуществите настройку указателя угла нагрузки P4. Для этого выполните следующие действия.
- Вращая виртуальную регулировочную рукоятку «Активная мощность», установите активную мощность генератора G4, равную 0 Вт.
- С помощью виртуального ползунка «Напряжение управления возбудителем» установите реактивную мощность генератора G4, равную 0 Вар. Равенство мощностей нулю определяйте по измерителю мощностей Р3.
- Вращая небольшой шлицевой отверткой подстроечные резисторы «ГРУБО» и «ТОЧНО» на передней панели указателя угла нагрузки P4, установите значение угла нагрузки, равное нулю.
· Плавно нагрузите генератор G4 активной мощностью, вращая рукоятку источника G2. Значение мощности и угла нагрузки генератора контролируйте, соответственно, по измерителям Р3 и Р4.
· Плавно нагрузите генератор G4 реактивной мощностью, вращая рукоятку возбудителя G3. Значение мощности и угла нагрузки генератора контролируйте, соответственно, по измерителям Р3 и Р4.
· При переходе генератора G4 в асинхронный режим работы разгружайте генератор по активной мощности или увеличивайте ток возбуждения.
· Остановите сканирование данных программой «Многоканальный осциллограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить» .
· Отобразите записанный процесс нажатием на виртуальную кнопку .
· Используя возможности программы «Многоканальный осциллограф», проанализируйте полученные временные зависимости тока, напряжения и активной мощности одной фазы генератора и его скорости вращения.
· Остановите силовой агрегат, выполнив следующие действия:
- Снимите возбуждение с генератора G4 нажатием на кнопку «ОТКЛ» возбудителя G3.
- Вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до упора, остановите силовой агрегат. Отключите источник G2 нажатием на кнопку «ОТКЛ.»
· Закройте окно запоминающего осциллографа и возобновите сканирование, нажав на виртуальную кнопку «Запустить» 
.
· По завершении экспериментов отключите источник G1 и выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А9, P1, Р3, Р4, G2, G3.
2.4. Переходный процесс в одномашинной электрической системе
при коротком замыкании на линии электропередачи
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
