ИЭРЭТУ_6

В случае реактивной нагрузки одна из двух синхронных машин может работать в режиме генератора, а другая — в режиме потре-

бителя реактивной мощности.

При испытаниях асинхронных машин по методу взаимной нагрузки соединение валов производится с помощью механической передачи, а заданная частота вращения реализуется подбором диаметров шкивов, устанавливаемых на валах испытуемых машин,

или передаточного отношения редуктора. Так как мощность асинхронной машины при неизменном напряжении зависит только от величины скольжения, то способ подключения механического источника энергии в данном случае оказывается неприемлемым.

Применяется лишь способ параллельного включения источника питания.

Испытуемые двигатель ИД и генератор ИГ включаются на общую сеть (рис. 6.5). Их роторы связаны ременной передачей, так что частота вращения двигателя пд оказывается меньше, а частота вращения генератора пг — больше синхронной. При этом активная мощность генератора в рассматриваемой схеме меньше мощности двигателя на сумму потерь. В результате при номинальной нагрузке генератора ИГ двигатель ИД оказывается перегруженным, а при номинальной нагрузке двигателя нагрузка генератора меньше номинальной.

При испытаниях трансформаторов по методу взаимной нагрузки они включаются параллельно. Поскольку трансформаторы работают при номинальном напряжении, потери в стали также будут равны номинальным. Для компенсации потерь при испытаниях по

методу взаимной нагрузки используются способы параллельного или последовательного включения источника питания.

Рис. 6.5. Принципиальная схема испытания асинхронных машин по методу взаимной нагрузки на параллельном включении источника питания

Способ параллельного включения источника питания (рис.

6.6, а) состоит в том, что параллельно включенные трансформаторы Т1 и Т2 работают на разных отпайках обмотки высшего напряжения.

Необходимая мощность источника электрической энергии,

покрывающего потери в трансформаторах, когда они одинаковы,

и = 2 н( + к)⁄100,

(6.1)

где н — номинальная мощность трансформатора; — ток холостого хода одного трансформатора, %; к — напряжение короткого замыкания одного трансформатора, %.

При этом способе нагрузки электрические потери в обоих трансформаторах неодинаковы. Трансформатор с большим числом витков обмотки высшего напряжения будет иметь большие потери,

чем трансформатор с меньшим числом витков обмотки высшего напряжения.

Рис. 6.6. Принципиальная схема испытаний трансформатора по методу взаимной нагрузки при параллельном включении источника электрической энергии (а) и при последовательном включении (б): 1 – источник питания; 2 – источник напряжения

При использовании способа последовательного включения источника питания первичные обмотки трансформаторов Т1 и Т2

соединены с источником питания 1 (рис. 6.6). Между вторичными обмотками трансформаторов включена вторичная обмотка

вольтодобавочного трансформатора ТВ, а его первичная обмотка питается от источника регулируемого напряжения 2, имеющего ту же частоту, что и источник 1. Вторичная обмотка трансформатора ТВ

должна иметь класс напряжения изоляции не ниже класса изоляции вторичных обмоток испытуемых трансформаторов.

Плавно изменяя напряжение источника 2, ток в обмотках трансформаторов Т1 и Т2 доводят до необходимого значения.

Мощность трансформатора ТВ при одинаковых испытуемых трансформаторах для случая номинальной нагрузки можно определить по формуле

ТВ = ∙2 к⁄100.

(6.2)

Обычно мощность источника 2 берется на 10 % больше, чем мощность самого вольтодобавочного трансформатора.

Необходимая мощность источника 1 в этом случае имеет вид

= ∙2 ⁄100.

(6.3)

Поскольку ток	холостого	хода	значительно меньше
напряжения короткого	замыкания	,	то рассматриваемую схему
можно отнести к последовательному включениюк				источника питания.

6.4. Метод косвенной нагрузки электрических машин

При использовании этого метода в машине искусственно создается тепловой режим, соответствующий работе в номинальных условиях, что достигается путем чередования режимов холостого хода и короткого замыкания.

Рис. 6.7. Тепловая схема замещения статора (а) и ротора (б)

синхронной машины

Определение превышений температуры осуществляется по тепловой схеме замещения (рис. 6.7), представляющей разветвленную электрическую цепь с постоянными сопротивлениями и несколькими источниками. Расчет превышений температуры отдельных узлов электрической машины сводится к определению тепловых потоков

Q, проходящих через эти узлы (Qл, Qл' — тепловые потоки,

проходящие через лобовые части обмоток статора и ротора соответственно; Qс, Qс' — тепловые потоки, проходящие по стали статора и ротора соответственно) от каждого источника потерь Р,

умножению этих потоков на соответствующие тепловые сопротивления R (Rпp, Rиз, Rл, Rс.в — сопротивления провода,

изоляции паза, лобовых частей, границы «сталь—воздух») для

получения частичных превышений температуры и последующему суммированию частичных превышений для получения результирующего превышения температуры данного узла.

При испытании электрических машин требуется создать несколько длительных чередующихся режимов работы, в которых действовали бы отдельные составляющие потерь, и замерить частичные превышения температуры отдельных узлов. Последующее суммирование частичных превышений дает результирующие превышения температуры без использования непосредственной нагрузки машины.

Для синхронных машин и машин постоянного тока при использовании метода косвенной нагрузки могут быть рекомендованы следующие режимы работы: короткое замыкание при номинальном токе якоря, холостой ход при номинальном напряжении на обмотке якоря, холостой ход при номинальном токе возбуждения,

холостой ход без возбуждения.

Превышение температуры обмотки якоря имеет вид

= + ( − )+ ( − ),

(6.4)

где , , , — превышения температуры обмотки якоря в

соответствующих режимах; Аи В — коэффициенты, учитывающие отклонение потерь в стали и потерь на возбуждение от их номинальных значений (определяются расчетно-эмпирическим способом с использованием уточненных тепловых схем замещения и результатов экспериментов с реальными машинами).

В ряде случаев, в частности для машин постоянного тока, можно пользоваться упрощенной формулой

= + − .

(6.5)

Так как определяется электрическими потерями в обмотке

якоря, добавочными и механическими потерями, соответствующими номинальному режиму работы, — потерями в стали якоря и механическими, соответствующими номинальному режиму работы,

— механическими потерями, то превышение температуры обмотки якоря определяется номинальными электрическими и добавочными потерями в обмотке, потерями в стали якоря и механическими потерями.

Превышение температуры обмотки возбуждения машин посто-

янного тока (неподвижная обмотка) имеет вид

= + − .

(6.6)

В синхронных машинах не всегда удается провести третий опыт при номинальном токе возбуждения из-за ограничений на значение напряжения холостого хода. Этот опыт приходится выполнять при уменьшенном токе возбуждения при напряжении до 120% от номинального. Превышение температуры обмотки возбуждения

находят экстраполяцией графической зависимости = или

=.