Тема РГР: Исследование свободных колебаний ротора синхронного генератора при его работе параллельно с сетью бесконечной мощности
Цель работы
Моделирование и анализ свободных колебаний ротора синхронного генератора, зависимости частоты колебаний, скорости затухания от массы, диаметра ротора и коэффициента успокоительного момента.
Теоретическая часть
Теоретический вопрос по варианту задания.
При колебаниях ротора синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, приложенный к валу внешний момент М уравновешивает следующие внутренние моменты:
1. Электромагнитный момент, который для неявнополюсного генератора равен:
,
где 
- число фаз; 
- средний угол нагрузки; 
.
2. Инерционный момент:
,
где 
- момент инерции ротора;
- число пар полюсов.
3. Синхронизирующий момент, пропорциональный при малых колебаниях отклонению a угла q от его среднего значения qcp :
,
где 
- коэффициент синхронизирующего момента.
4. Успокоительный момент 
, пропорциональный при малых колебаниях скорости изменения угла a :
,
где Kу - коэффициент успокоительного момента.
Уравнение движения ротора имеет следующий вид:
.
Если рассматривать малые изменения скорости, средний электромагнитный момент уравновешивается внешним моментом и уравнение моментов принимает вид:
или
.
Решение этого уравнения:
,
где А, В - постоянные, определяемые из начальных условий;
Х1, Х2 - корни характеристического уравнения.
Характеристическое уравнение
.
Его решение
|
|
|
где 
;
m - масса ротора;
R - радиус ротора;
w0 - частота собственных колебаний ротора.
Отсюда видно, что колебания ротора будут затухающими, если d <w0.
Постоянные интегрирования A и B определяются из начальных условий:
, 
.
Определив постоянные интегрирования, получим решение уравнения движения ротора:
,
где 
- угловая частота колебаний.
.
Соответственно период затухающих колебаний
.
Таким образом, колебания ротора происходят с постоянной частотой, величина отклонения угла q от среднего значения максимальна в начальный момент и уменьшается с течением времени.
Порядок выполнения работ
1. Изучить теоретическую часть.
2. Создать документ MathCADа для расчета изменения величины отклонения угла q от среднего значения по времени.
3. Провести анализ влияния на частоту и длительность колебаний ротора его массы, радиуса, коэффициента синхронизирующего момента и коэффициента успокоительного момента.
4. Вывести на экран дисплея зависимость угла отклонения от времени при различных параметрах по пункту 3.3 , распечатать графики.
5. Ответить на контрольные вопросы.
6. Оформить отчет.
Рекомендации по выполнению работы
Исходными данными будут:
|
|
|
Р - мощность генератора,
m1 - число фаз,
U - напряжение сети,
р - число пар полюсов,
m - масса ротора,
R - радиус ротора,
Kу - коэффициент успокоительного момента,
Хd - величина продольного синхронного сопротивления,
qср - средний угол нагрузки,
am - начальное отклонение.
Далее производится расчет собственной частоты колебаний, коэффициента синхронизирующего момента. Рассчитывается зависимость угла отклонения от времени для различных величин массы и радиуса ротора, коэффициентов синхронизирующего и успокоительного момента, результаты выводятся на экран дисплея.
Расчеты ведутся при уменьшенных и увеличенных (например, на 0,5 R), по сравнению с вводными, значениях массы, радиуса и коэффициенте успокоительного момента.
На основе распечатанных графиков изменения угла отклонения a полюса ротора от qср необходимо провести анализ влияния m, R, Ку на процесс колебаний ротора.
Варианты заданий
Таблица 1
| № | Р [Вт] | U [B] | p | m [кг] | R [M] | Ку [Нмсек] | Х [Ом] |
| 1 | 103 | 220 | 2 | 25 | 0,1 | 30 | 3 |
| 2 | 105 | 5770 | 1 | 520 | 0,7 | 102 | 39,9 |
| 3 | 3 .104 | 3637 | 1 | 300 | 0,6 | 102 | 1,64 |
| 4 | 20 .104 | 11,55 .103 | 2 | 400 | 0,8 | 103 | 9 |
| 5 | 20 .104 | 6070 | 1 | 400 | 0,5 | 103 | 4 |
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Как масса ротора влияет на частоту и скорость затухания колебаний?
2. Как коэффициент успокоительного момента влияет на частоту и скорость затухания колебаний?
3. Как величина радиуса ротора влияет на частоту и скорость затухания колебаний?
4. Какие внутренние моменты при колебаниях ротора синхронного генератора уравновешивают внешний момент?
Библиографический список
1. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. по спец. "Электромеханика". - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1994.- 317 с.
2. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учеб. для электромех. и энерг. спец. вузов. - М.: Энергия,1980.- 927 с.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 447; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!