ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Машины электрические вращающиеся Часть 4

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИНХРОННЫХ МАШИН

Машыны электрычныя, яюя верцяцца Частка 4

МЕТАДЫ ЭКСПЕРЫМЕНТАЛЬНАГА ВЫЗНАЧЭННЯ ПАРАМЕТРА* С1НХРОННЫХ МАШЫН

(IEC 60034-4:1985, ЮТ)

Издание официальное

(Я5

УДК 621.313.281 (083.74)(476)    МКС 29.160    КП    02    ЮТ

Ключевые слова: машины электрические, параметры синхронных машин, методы испытаний

ОКП 330000 ОКП РБ 31.10

Предисловие

Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации».

1    ПОДГОТОВЛЕН научно-производственным республиканским унитарным предприятием «Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации» (БелГИСС)

ВНЕСЕН Госстандартом Республики Беларусь

2    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Госстандарта Республики Беларусь от 29 августа 2006 г. No 39

3    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 60034-4:1985 Rotating electrical machines. Part 4: Methods for determining synchronous machine quantities from tests (МЭК 60034-4:1985 «Машины электрические вращающиеся. Часть 4. Методы экспериментального определения параметров синхронных машин».

Международный стандарт разработан подкомитетом МЭК 2G «Методы и процедуры испытаний» Комитета МЭК/ТК 2 «Вращающиеся машины».

Перевод с английского языка (еп).

Официальный экземпляр международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий государственный стандарт, имеется в БелГИСС.

Степень соответствия - идентичная (ЮТ)

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт не может быть тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта Республики Беларусь

Издан на русском языке

27 Определение отношения короткого замыкания и синхронных индуктивных сопротивлений

Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси (см. 4 и 4.1) следует определять по характеристикам холостого хода и длительного трехфазного короткого замыкания как частное от деления напряжения холостого хода, взятого по прямолинейной части характеристики холостого хода при некотором токе возбуждения, на ток симметричного короткого замыкания, получаемый по характеристике короткого замыкания при том же токе возбуждения (рисунок 1)

у _т Г _ АС _ ОН _ /_к ^в    31_К'1*    ВС ОС i_K

Полученное таким образом значение Х_а является непредельным.

Рисунок 1

27.1 Отношение короткого замыкания (см. 5 и 5.1) определяют как частное от деления тока возбуждения, соответствующего номинальному напряжению по характеристике холостого хода, на ток возбуждения, соответствующий номинальному току по характеристике продолжительного трехфазного короткого замыкания (рисунок 1), по формуле

К,-⁰⁰.'*

ОН

28 Испытание в режиме перевозбуждения при коэффициенте мощности, равном нулю

Испытание в режиме перевозбуждения при коэффициенте мощности, равном нулю, следует проводить при работе машины в режиме генератора или двигателя. В режиме генератора активная мощность должна быть равна нулю. В режиме двигателя нагрузка на валу должна быть равна нулю.

8

СТБ МЭК 60034-4-2006

Во время испытания следует определять ток возбуждения, соответствующий напряжению и току якоря, значения которых не должны отличаться более чем на ± 0,15 от номинальных, в режиме перевозбуждения при коэффициенте мощности, равном нулю.

29 Определение тока возбуждения при номинальном напряжении и номинальном токе якоря при коэффициенте мощности, равном нулю (в режиме перевозбуждения)

Если напряжение и ток при испытании в режиме перевозбуждения при коэффициенте мощности, равном нулю, отличаются от номинальных не более чем на ± 0,15, допускается применять графический метод определения тока возбуждения, соответствующего номинальному напряжению и номинальному току, используя результаты испытаний и определения характеристики холостого хода (см. 25.1) и характеристики трехфазного короткого замыкания (см. 26.1).

На график, на котором нанесена характеристика холостого хода испытуемой машины, необходимо нанести точку. Эта точка должна соответствовать измеренным значениям напряжения и и тока возбуждения /, при коэффициенте мощности, равном нулю, и измеренном токе якоря / (точка С, рисунок 2).

Отрезок OD, отложенный вдоль оси абсцисс, равен току возбуждения, соответствующему по характеристике короткого замыкания току якоря /. Из точки С параллельно оси абсцисс в сторону характеристики холостого хода откладывают отрезок CF, равный по длине отрезку OD. Через точку F проводят прямую параллельно начальной части характеристики холостого хода до пересечения с последней в точке Н. После этого через точки Н и С проводят прямую, на которой находят точку N, так что:

HN

нс^ш /'

где / - ток, соответствующий точке С.

Характеристику холостого хода переносят параллельно самой себе вправо и вниз на расстояние HN. На полученной кривой находят точку А, соответствующую номинальному напряжению. Координата этой точки по оси абсцисс (ОВ) определяет ток возбуждения, соответствующий номинальному напряжению и току якоря при коэффициенте мощности, равном нулю (в режиме перевозбуждения).

9

СТБ МЭК 60034-4-2006

30 Определение индуктивного сопротивления Потье в зависимости от характеристики холостого хода, характеристики продолжительного трехфазного короткого замыкания и тока возбуждения при номинальном напряжении и номинальном токе якоря при коэффициенте мощности, равном нулю (в режиме перевозбуждения)

Индуктивное сопротивление Потье (см. 14) определяют графическим построением по характеристикам холостого хода, продолжительного трехфазного короткого замыкания и по точке нагрузочной характеристики (рисунок 3). соответствующей номинальным значениям напряжения (ордината) и тока возбуждения (абсцисса), измеренных в обмотке якоря в режиме перевозбуждения с коэффициентом мощности, близким к нулю (точка А).

Влево от точки А, параллельно оси абсцисс откладывают отрезок AF, равный току воэоуждения (/*) при номинальном токе якоря по характеристике установившегося трехфазного короткого замыкания. Из точки F проводят линию, параллельно начальной части характеристики холостого хода, до пересечения с последней в точке Н. Перпендикуляр HG из точки Н на линию AF представляет падение напряжения на индуктивном сопротивлении х_е при номинальном токе якоря. В относительных

единицах х_р = HG.

31 Определение номинального тока возбуждения с помощью диаграммы Потье

Номинальный ток возбуждения (см. 23) с помощью диаграммы Потье определяют с использованием характеристик холостого хода (см. 25.1), установившегося трехфазного короткого замыкания (см. 26.1) и индуктивного сопротивления Потье х_р (см. 14 и 30).

По оси абсцисс откладывают вектор номинального тока якоря (/_п) испытуемой машины. Под углом <р_п (который, как полагают, является положительным для возбужденного генератора) к вектору тока - вектор номинального напряжения (и_п) (рисунок 4).

Из конца вектора напряжения перпендикулярно к вектору тока якоря следует отложить вектор падения напряжения (/„х_р) в индуктивном сопротивлении Потье при номинальном токе якоря. Падением

напряжения в активном сопротивлении обмотки якоря можно пренебречь. При необходимости его учитывают, отложив вектор падения напряжения в активном сопротивлении прямой последовательности обмотки якоря (см. 16) из конца вектора напряжения параллельно вектору тока якоря.

СТБ МЭК 60034-4-2006

На диаграмме (рисунок 4) этот вектор следует откладывать для генераторов - по направлению вектора тока, для двигателей - в обратном направлении.

Геометрическая сумма векторов номинального напряжения и падения напряжения в индуктивном сопротивлении х_р дает вектор электродвижущей силы (э.д.с.) е_р. Вектор тока возбуждения i_b, создающего эту Э.Д.С., необходимо определять по характеристике холостого хода и откладывать из начала координат под углом 90^е к вектору э.д.с.

Составляющую тока возбуждения (i_b), компенсирующую реакцию якоря при токе короткого замыкания, равном номинальному, следует вычислять как разность между током возбуждения, соответствующего номинальному току якоря, определенному по характеристике устойчивого трехфазного короткого замыкания, и током возбуждения, соответствующего падению напряжения в индуктивном сопротивлении х_р при номинальном токе якоря, определенном по характеристике холостого хода (рисунок 3). Вектор /„ откладывают из конца вектора параллельно к вектору тока якоря. Номинальный ток возбуждения 1_Ь - геометрическая сумма векторов и /„.

Если индуктивное сопротивление Потье х_р неизвестно, то на рисунке 4 его можно заменить

(ах,), где х, - индуктивное сопротивление якоря, измеренное без ротора (см. 31.2), а - коэффициент,

принятый равным 1,0 - для машин с явно выраженными полюсами (явнополюсных машин) и 0.6 (0,65) -для машин с неявно выраженными полюсами (если нет более точных значений, полученных в ходе предшествующих испытаний машин сходного конструктивного исполнения).

31.1    Испытание без ротора следует проводить при питании трех фаз обмотки якоря от постороннего источника напряжения номинальной частоты. Прилагаемое напряжение должно быть выбрано таким образом, чтобы ток якоря был близок к номинальному. Во время испытания измеряют напряжение на зажимах (U), линейный ток (/) и подводимую активную мощность (Р ).

31.2    Индуктивное сопротивление фазы якоря без ротора (X,) вычисляют по формулам:

где

11

32 Определение номинального тока возбуждения с помощью диаграммы ASA

Номинальный ток возбуждения машины (см. 23) с помощью векторной диаграммы ASA (рисунок 5), определяют с использованием характеристик холостого хода (см. 25.1), установившегося трехфазного короткого замыкания (см. 26.1 )и индуктивного сопротивления Потье х_р (см. 14).

Рисунок 5

Э.д.с.е_р определяют в соответствии с 31. Определение тока возбуждения, соответствующего прямолинейному участку характеристики номинального напряжения якоря (1щ) следует производить с использованием характеристик холостого хода. Вектор тока i_K следует откладывать из начала координат по оси абсцисс. Из его конца, справа от вертикали под углом <р_п, соответствующим коэффициенту номинальной мощности (который, как полагают, является положительным для возбужденного генератора), откладывают вектор тока возбуждения 1_Ы, соответствующий номинальному току якоря по характеристике устойчивого трехфазного короткого замыкания (см. 30).

По длине вектора, представляющего собой геометрическую сумму токов возбуждения, откладывают вектор тока, соответствующий разности (Л/,) между токами возбуждения по характеристике холостого хода (/„) и прямолинейному участку этой характеристики оба по напряжению е_р (см. рисунок 5). Сумма этих трех векторов соответствует номинальному току возбуждения.

Номинальный ток возбуждения может также быть определен с помощью следующей формулы (в относительных единицах или в единицах физических величин):

= Ч, + ('* + /«, sin <р_п )³ + (/* cos <р_п ? .

Если индуктивное сопротивление Потье х_р неизвестно, то на рисунке 5 его можно заменить ах, (см. раздел 31).

СТБ МЭК 60034-4-2006

33 Определение номинального тока возбуждения с помощью шведской диаграммы

Номинальный ток возбуждения машины (см. 23) с помощью шведской диаграммы определяют с использованием характеристик холостого хода (см. 25.1), установившегося трехфаэного короткого замыкания (см. 26.1) и тока возбуждения, соответствующего номинальному напряжению и току якоря при коэффициенте мощности, равном нулю (в режиме перевозбуждения) (см. 29).

Три значения тока возбуждения откладывают по оси абсцисс (рисунок 6):

OD соответствует номинальному напряжению по характеристике холостого хода;

ОВ соответствует номинальному напряжению и току якоря при коэффициенте мощности, равном нулю;

ОС соответствует номинальному току якоря по характеристике продолжительного короткого замыкания.

Из точки D откладывают перпендикуляр к оси абсцисс, длина которого FD равна 1,05 ОС. Через точки F и В проводят прямую линию, а затем проводят перпендикуляр из центра этой линии вниз к пересечению с осью абсцисс в точке М. Из центра окружности, за который принимают точку М, проводят дугу окружности, соединяющую точки F и В.

От точки D под углом <р_п, соответствующим коэффициенту номинальной мощности (который, как полагают, является положительным для возбужденного генератора), к FD проводят линию до пересечения с дугой FB в точке К. Длина ОК соответствует номинальному току возбуждения машины.

При необходимости падение напряжения в активном сопротивлении обмотки якоря может быть учтено следующим образом.

По дуге FKB откладывают отрезок KL. Длина этого отрезка равна составляющей тока возбуждения ЕР, необходимой для увеличения напряжения холостого хода, на величину PG. представляющую собой падение напряжения в активном сопротивлении обмотки якоря прямой последовательности (см. 16 и 72.2) при номинальном токе. Длина отрезка OL представляет собой искомое значение тока возбуждения.

При работе машины в режиме двигателя падение напряжения в активном сопротивлении обмотки якоря прямой последовательности откладывают вниз от точки Е и точки L, слева от точки К.

Если ток возбуждения, соответствующий номинальному напряжению и номинальному току при коэффициенте мощности, равном нулю, неизвестен, для его определения с помощью шведской диаграммы может использоваться следующий метод.

По оси ординат к номинальному напряжению якоря добавляют падение напряжения на ах, (см. 31) при номинальном токе якоря (точка К - см. рисунок 3).

Через точку К параллельно оси абсцисс проводят линию до ее пересечения с характеристикой холостого хода в точке Н. От этой точки откладывают перпендикуляр до пересечения с осью абсцисс (точка D - см. рисунок 3). Справа от точки D по оси абсцисс откладывают вектор DB. равный /„ (см. 31).

13

СТБ МЭК 60034-4-2006

Содержание

Раздел 1. Область распространения и цель...........................................................................................1

1    Область распространения.....................................................................................................................1

2    Цель.........................................................................................................................................................1

Раздел 2. Общие положения....................................................................................................................1

3    Общие положения..................................................................................................................................1

Раздел 3. Термины и методы определения их значений......................................................................3

Раздел 4. Описание методов испытаний и определение параметров машин с помощью

этих методов.............................................................................................................................6

Приложение А Нестандартиэованные методы испытаний для определения параметров

синхронных    машин при испытаниях.............................................................................35

СТБ МЭК 60034-4-2006

_    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ    СТАНДАРТ    РЕСПУБЛИКИ    БЕЛАРУСЬ_

Машины электрические вращающиеся Часть 4

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИНХРОННЫХ МАШИН Машыны электрычныя, яюя верцяцца Частка 4

МЕТАДЫ ЭКСПЕРЫМЕНТАЛЬНАГА ВЫЗНАЧЭННЯ ПАРАМЕТРАМ С1НХРОННЫХ МАШЫН

Rotating electrical machines Part 4

Methods for determining synchronous machine quantities from tests

Дата в воден ия 2007-03-01

Раздел 1. Область распространения и цель

1    Область распространения

Настоящий стандарт распространяется на трехфазные синхронные машины мощностью от 1 кВ А и выше при частоте переменного тока от 15 до 400 Гц.

Стандарт не распространяется на специальные машины, такие как машины с постоянными магнитами, асинхронные машины и т. д.

Методы испытаний, установленные настоящим стандартом, относятся к машинам без обмоток возбуждения, поэтому могут возникать некоторые варианты, требующие специальных мер.

2    Цель

Целью настоящего стандарта является установление экспериментальных методов определения параметров трехфазных синхронных машин.

Это не означает, что для определения параметров определенного типа вращающихся машин должны применяться только методы испытаний, установленные настоящим стандартом. Могут применяться другие дополнительные методы испытаний, которые должны быть согласованы в установленном порядке.

Раздел 2. Общие положения

3 Общие положения

Испытания с целью определения параметров синхронных машин должны проводиться на машинах, находящихся в отрегулированном рабочем состоянии, все устройства автоматического управления должны быть отключены.

Если не указано иное, то все испытания должны проводиться при номинальной частоте вращения.

3.1 Показывающие измерительные приборы и оборудование, такие как измерительные трансформаторы тока и напряжения, шунты и мосты, применяемые при испытаниях, если не указано иное, должны иметь класс точности не хуже 1.0 (Публикация 51 МЭК: Электрические аналоговые показывающие измерительные приборы и оборудование прямого действия). Измерительные приборы, применяемые для измерения сопротивления постоянному току, должны иметь класс точности не хуже 0,5.

Нет необходимости устанавливать требования к классу точности осцилло графического измерительного оборудования. Однако такое оборудование должно выбираться с учетом номинальной частоты вращения испытуемой машины так, чтобы показания снимались в линейной части амплитудно-частотной характеристики.

Издание официальное

Измерение частоты вращения синхронных машин может проводиться посредством стробоскопического метода или тахометров (механического или электрического).

Частоту вращения допускается также измерять с помощью частотомера при условии, что машина вращается синхронно с любой другой машиной или управляется самостоятельно.

3.2    Измерение температуры обмоток должно проводиться при всех видах испытаний, когда измеряемые параметры зависят от температуры или величина температуры обмоток имеет значение с точки зрения безопасности при проведении испытаний. В случаях, когда существует риск того, что значение температуры может превысить безопасное, рекомендуется начинать испытания только после того, как машина отработает в режиме холостого хода с рабочим охлаждением или при условии, что машина находилась в выключенном состоянии в течение периода, достаточного для обеспечения низкой исходной температуры. Даже после проведения вышеуказанных мероприятий температура должна тщательно контролироваться или быть заранее рассчитана, чтобы испытание могло быть прекращено прежде, чем температура станет чрезмерно высокой.

3.3    Способ соединения обмоток машины при испытаниях, как правило, должен быть таким же что и при нормальном функционировании.

Определение всех параметров следует производить при соединении фаз якоря в звезду (если не требуется использование специальных соединений, например, открытый треугольник). Если обмотка якоря машины соединена в треугольник, то полученные значения параметров соответствуют эквивалентной обмотке, соединенной в звезду.

3.4    Все параметры и характеристики должны выражаться в относительных единицах, принимая в качестве основных номинальные значения линейного напряжения U_n и полной мощности S„. В этом случав основное значение тока должно соответствовать:

и основное значение полного сопротивления:

Промежуточные вычисления допускается производить в единицах физических величин с последующим перерасчетом определяемого параметра в относительные единицы. Время рекомендуется выражать в секундах. За основное значение тока возбуждения при вычислении характеристик и построении диаграмм следует принимать ток возбуждения, соответствующий номинальному напряжению по характеристике холостого хода.

Если машина имеет несколько номинальных значений основных параметров, должны оговариваться значения, принимаемые за основные.

Если не указано иное, в настоящем стандарте применяется вышеприведенная система обозначения величин. Строчными буквами обозначены параметры, определяемые в относительных единицах, а прописными буквами - в единицах физических величин.

3.5    В формулах, приведенных в настоящем стандарте для определения индуктивных сопротивлений синхронных машин, активное сопротивление прямой последовательности обмотки якоря, если не указано иное, принимается как незначительное.

Если активное сопротивление прямой последовательности обмотки якоря составляет более 0,2 от измеренного индуктивного сопротивления, формулы нужно рассматривать как приблизительные.

3.6    Большинство параметров и экспериментальные методы их определения, приведенные в настоящем стандарте, соответствуют широко применяемой теории двух осей синхронных машин с аппроксимированным представлением всех контуров, включая обмотку возбуждения, и связанных контуров, которые представляют собой два эквивалентных контура, один из которых - по продольной оси, а другой - по поперечной оси машины, пренебрегая активным сопротивлением якоря или принимая его во внимание только приблизительно.

В связи с этим настоящий стандарт предусматривает методы определения трех индуктивных сопротивлений (синхронного, переходного и сверхпереходного) и двух постоянных времени (переходной и сверхпереходной) - по продольной оси, двух индуктивных сопротивлений (синхронного и сверхпереходного) и одной постоянной времени при короткозамкнутой обмотке якоря (сверхпереходной) -по поперечной оси.

СТБ МЭК 60034-4-2006

Постоянные времени определяются из условия, что соответствующие переходные составляющие (токов, напряжений и т. д.) изменяются по экспоненциальному закону. Если кривая изменения рассматриваемой составляющей, полученная опытным путем, не является чисто экспоненциальной например, в случае машин со сплошным ротором, в качестве эквивалентной постоянной времени следует принимать время, в течение которого эта составляющая уменьшается до 1 е * 0,368 первоначального значения. Кривые экспоненциального затухания, соответствующие этим постоянным времени, должны рассматриваться как эквивалентные кривые, заменяющие действительные кривые, полученные по данным измерений.

3.7 Параметры синхронных машин изменяются с насыщением матитных состояний. В расчетах используются как предельные, так и непредельные значения параметров.

В настоящем стандарте, если не указано иное, под «предельным» значением параметра следует понимать его значение при номинальном напряжении якоря, а под «непредельным» - значение при номинальном токе якоря.

Значения параметров при номинальном напряжении якоря должно соответствовать магнитному состоянию машины при внезапном коротком замыкании на выводах обмотки якоря, которому предшествует работа машины в режиме холостого хода с номинальным напряжением при номинальной частоте вращения.

Значение параметров при номинальном токе якоря должно соответствовать магнитному состоянию ненасыщенной машины при протекании в обмотке якоря тока основной гармонической составляющей с номинальным значением.

Раздел 3. Термины и методы определения их значений

4    Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси X_d (direct-axis synchronous reactance): Отношение установившегося значения основной гармоники электродвижущей силы, индуцируемой в обмотке якоря машины полным магнитным потоком, обусловленным составляющей тока в этой обмотке по продольной оси. к этой составляющей тока при синхронной частоте вращения.

4.1    Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси X_d определяют (см. 27) в зависимости от напряжения холостого хода (см. 25.1) и характеристики трехфазного короткого замыкания (см. 26.1). Полученное таким образом значение X_d является непредельным.

5    Отношение короткого замыкания К_с (short-circuit ratio): Отношение тока возбуждения, соответствующего номинальному напряжению по характеристике холостого хода, к току возбуждения, соответствующему номинальному току по характеристике установившегося трехфазного короткого замыкания при синхронном вращении машины.

5.1    Отношение короткого замыкания определяют (см. 27.1) в зависимости от напряжения холостого хода (см. 25.1) и характеристики трехфазного короткого замыкания (см. 26.1).

6    Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси X_d (quadrature-axis synchronous reactance): Отношение установившегося значения основной гармоники электродвижущей силы, индуцируемой в обмотке якоря машины полным магнитным потоком, обусловленным составляющей тока в этой обмотке по поперечной оси, к этой составляющей тока при синхронной частоте вращения.

6.1    Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси определяется следующими методами:

a)    отрицательного возбуждения (см. 34 и 35);

b)    малого скольжения (см. 36 и 37);

c)    нагрузки с измерением угла нагрузки (см. 38 и 39).

Предпочтительными являются первые два метода.

7    Переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси X'_d (direct-axis transient reactance): Отношение начального значения основной гармоники электродвижущей силы, индуцируемой в обмотке якоря полным магнитным потоком, обусловленным составляющей тока в этой обмотке по продольной оси, к начальному значению этой составляющей тока при ее внезапном изменении, отсутствии успокоительных контуров, наличии замкнутой обмотки возбуждения по продольной оси и синхронной частоте вращения.

7.1    Переходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси определяется следующими методами:

a)    внезапного трехфазного короткого замыкания (см. 40 и 41);

b)    восстановления напряжения (см. 42 и 43);

c)    расчетным путем по известным Кз (см. 4), (см. 17) и г' (см. 18) по формуле, приведенной в 72.

Предпочтительным является метод внезапного трехфазного короткого замыкания. Этот метод

позволяет получить предельные и непредельные значения X_d.

3

8    Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси Х'_а

(direct-axis subtransient reactance): Отношение начального значения основной гармоники электродвижущей силы, индуцируемой в обмотке якоря полным магнитным потоком, обусловленным составляющей тока в этой обмотке по продольной оси. к начальному значению этой составляющей тока при ее внезапном изменении, наличии успокоительных контуров по продольной оси и синхронной частоте вращения.

8.1    Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по продольной оси определяется следующими методами:

a)    внезапного трехфазного короткого замыкания (см. 40 и 41.1);

b)    восстановления напряжения (см. 42 и 43.1);

c)    питания обмотки якоря от внешнего источника при двух положениях ротора (см. 44 и 45);

d)    питания обмотки якоря от внешнего источника при произвольном положении ротора (см. 46 и 47). Предпочтительным является метод внезапного трехфаэного короткого замыкания. Этот метод

позволяет получить предельные и непредельные значения Х\

Методы определения X"_d питанием обмотки якоря от внешнего источника питания при двух положениях ротора и при произвольном положении ротора (с и d) используют для получения непредельного значения X_d , но эти методы непригодны для определения предельного значения X_d из-за больших номинальных токов и возможного перегрева твердых частей.

9    Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси Х'„ (quadrature-axis subtransient reactance): Отношение начального значения основной гармоники электродвижущей силы, индуцируемой в обмотке якоря полным магнитным потоком, обусловленным составляющей тока в этой обмотке по поперечной оси, к начальному значению этой составляющей тока при ее внезапном изменении, наличии успокоительных контуров по поперечной оси и синхронной частоте вращения.

9.1    Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря по поперечной оси определяется следующими методами:

a)    питания обмотки якоря от внешнего источника при двух положениях ротора (см. 44 и 45.1);

b)    питания обмотки якоря от внешнего источника при произвольном положении ротора (см. 46 и 47.1). Эти методы эквивалентны для получения непредельного значения X ,, но непригодны для определения предельного значения Х, из-за больших номинальных токов и возможного перегрева твердых частей.

10    Индуктивное сопротивление обратной последовательности Х₂ (negative-sequence reactance): Отношение реактивной составляющей основной гармоники напряжения обратной последовательности на обмотке якоря к току обратной последовательности той же частоты, в той же обмотке машины при номинальной частоте вращения.

Примечание - Могут быть получены различные значения индуктивного сопротивления обратной последовательности. если реактивная составляющая тока содержит гармонику. Наиболее достоверное значение Х₂ -определенное при синусоидальном токе.

11    Активное сопротивление обратной последовательности R₂ (negative-sequence resistance): Отношение активной составляющей основной гармоники напряжения обратной последовательности на обмотке якоря, обусловленной синусоидальным током якоря обратной последовательности номинальной частоты, к этому току при номинальной частоте вращения.

Примечание - Могут быть получены различные значения активного сопротивления обратной последовательности. если реактивная составляющая тока содержит гармонику.

11.1    Активное сопротивление обратной последовательности определяется следующими методами:

a)    продолжительного двухфазного короткого замыкания (см. 48, 49 и 49.1);

b)    обратного чередования фаз (см. 50 и 51);

c)    активное сопротивление обратной последовательности может быть также определено расчетом по известным значениям Х”₆ (см. 8) и Х\ (см. 9); расчет производится с помощью формулы, приведенной в 72.1.

Предпочтительным является метод установившегося двухфазного короткого замыкания.

12    Индуктивное сопротивление нулевой последовательности Хо (zero-sequence reactance): Отношение реактивной составляющей основной гармоники напряжения нулевой последовательности на обмотке якоря к току нулевой последовательности той же частоты в той же обмотке машины при номинальной частоте вращения.

4

СТБ МЭК 60034-4-2006

13    Активное сопротивление нулевой последовательности R₀ (zero-sequence resistance): Отношение активной составляющей основной гармоники напряжения нулевой последовательности на обмотке якоря, обусловленной основной гармоникой тока якоря нулевой последовательности номинальной частоты, к этой гармонике тока при номинальной частоте вращения.

13.1    Активное сопротивление нулевой последовательности определяется следующими методами:

a)    однофазного питания трех фаз, соединенных последовательно (разомкнутый треугольник) или параллельно (см. 52 и 53);

b)    установившегося короткого замыкания двух фаз на нейтраль (см. 54. 55. 55.1).

Предпочтительным является метод однофазного питания трех фаз, соединенных последовательно.

14    Индуктивное сопротивление Потъе Х_р (Potier reactance): Индуктивное сопротивление, вычисляемое по реактивному треугольнику и используемое для определения тока возбуждения при работе с нагрузкой с помощью метода Потъе. Этот метод учитывает дополнительные потери в обмотке возбуждения при нагрузке в зоне перевозбуждения; получаемое данным методом значение больше, чем эффективное значение потерь индуцируемого напряжения.

14.1    Индуктивное сопротивление Потъе определяется в соответствии с 30.

15    Сопротивление постоянному току фазы якоря и сопротивление обмотки возбуждения R, и R, (armature and excitation winding direct-current resistance): Сопротивление обмотки возбуждения определяется следующими методами:

a)    вольтметра и амперметра (см. 56 и 57);

b)    одинарный и двойной мост (см. 56 и 57.1). Метод одинарного моста не применим для эталонных сопротивлений менее 1 Ом.

16    Сопротивление обмотки якоря прямой последовательности R\ (positive-sequence armature winding resistance): Отношение части активной составляющей основной гармоники напряжения обмотки якоря, соответствующей основным и добавочным потерям в этой обмотке, обусловленным основной гармоникой тока прямой последовательности в ней, к этой гармонике тока при номинальной частоте вращения.

16.1    Сопротивление обмотки якоря прямой последовательности определяется по 72.2.

17    Переходная постоянная времени по продольной оси при разомкнутой обмотке якоря г^,

(direct-axis transient open-circuit time constant): Время, в течение которого разность напряжения якоря и остаточного напряжения машины уменьшится до 1 е * 0,368 первоначального значения при номинальной частоте вращения.

17.1    Переходная постоянная времени по продольной оси при разомкнутой обмотке якоря определяется следующими методами:

a)    гашения поля при разомкнутой обмотке якоря (см. 58 и 59);

b)    восстановления напряжения (см. 42 и 43.2);

c)    расчетом по известным X_d (см. 4). X'_d (см. 7) и r_d (см. 18) по формуле в разделе 72.

Предпочтительным является метод гашения поля при разомкнутой обмотке якоря.

18    Переходная постоянная времени по продольной оси при замкнутой накоротко обмотке якоря (direct-axis transient short-circuit time constant) r': Время, в течение которого разность переходного тока якоря и тока, обусловленного остаточным напряжением машины, уменьшается до If* 0,368 первоначального значения при номинальной частоте вращения.

18.1    Переходная постоянная времени по продольной оси при замкнутой накоротко обмотке якоря определяется следующими методами:

a)    внезапного трехфазного короткого замыкания (см. 40 и 41.2);

b)    гашения поля при замкнутой накоротко обмотке якоря (см. 60 и 61);

c)    расчетом по известным X_d (см. 4). X_d (см. 7) и х‘_с (см. 17) по формуле в разделе 72.

Если испытание методом внезапного трехфазного короткого замыкания применяется для определения X'd, то rj должна определяться во время того же испытания. Во всех других случаях предпочтительным является метод гашения поля при замкнутой накоротко обмотке якоря.

19    Сверхпереходная постоянная времени по продольной оси при замкнутой накоротко обмотке якоря г' (direct-axis subtransient short-circuit time constant): Время, в течение которого сверхпереходная составляющая тока якоря уменьшится до 1 е * 0368 первоначального значения при номинальной частоте вращения.

19.1    Сверхпереходная постоянная времени по продольной оси при замкнутой накоротко обмотке якоря определяется методом внезапного трехфазного короткого замыкания (см. 40 и 41.3).

20    Постоянная времени апериодической составляющей тока якоря г, (armature short-circuit time constant): Время, в течение которого периодическая составляющая тока в цепи возбуждения уменьшится до 1 е * 0,368 первоначального значения при номинальной частоте вращения.

20.1    Постоянная времени апериодической составляющей тока якоря следует определять из опыта внезапного трехфазного короткого замыкания следующими методами:

a)    по затуханию периодической составляющей тока в цепи возбуждения (см. 40 и 41.4);

b)    по затуханию апериодической составляющей тока в фазах обмотки якоря (см. 40 и 41.5);

c)    расчетом по известным Х₂ (см. 10) и /?₂ (см. 15) с помощью формулы 72.3.

Предпочтительным является метод определения по затуханию периодической составляющей тока в цепи возбуждения.

21    Время ускорения г, (acceleration time): Время, необходимое для приведения вращающихся частей синхронной машины из состояния покоя до достижения номинальной частоты вращения под воздействием постоянного увеличивающегося вращающего момента, представляющего собой отношение расчетной активной мощности к расчетной угловой скорости.

Примечание 1 - Для синхронных компенсаторов, расчетная активная мощность заменяется расчетной полной мощностью.

Примечание 2 - Когда время ускорения определено для группы механически соединенных машин, увеличивающийся вращающий момент определяют для расчетной активной мощности и угловой скорости базовой

синхронной машины.

22    Постоянная накопленной энергии Н (stored energy constant): Отношение кинетической энергии, накопленной в роторе, вращающемся с номинальной частотой, к номинальной полной мощности.

22.1    Время ускорения машины или группы машин и постоянную накопленной энергии определяют следующими методами:

a)    крутильных колебаний (см. 62 и 63);

b)    вспомогательного маятника (см. 64 и 65);

c)    самоторможения без нагрузки (см. 66 и 67);

d)    самоторможения под нагрузкой в режиме двигателя (см. 68 и 69);

e)    ускорения при снятии нагрузки с машины, работающей, как генератор (см. 70 и 71).

Все вышеуказанные методы практически эквивалентны. Применение того или иного метода зависит от конструкции и полной мощности машины при испытаниях.

23    Номинальный ток возбуждения /*, (rated excitation current): Ток в обмотке возбуждения при работе машины при номинальном напряжении, токе, коэффициенте мощности и частоте вращения.

23.1    Номинальный ток возбуждения определяется следующими методами:

a)    непосредственной нагрузки;

b)    графического построения с помощью векторной диаграммы Потье (см. 31), с помощью диаграммы ASA (см. 32) или с помощью шведской диаграммы (см. 33).

Предпочтительным является метод непосредственной нагрузки, но метод графического построения является практически эквивалентным.

24    Номинальное изменение напряжения AU„ (rated voltage regulation): Изменение напряжения на зажимах генератора, когда номинальный режим заменяется режимом холостого хода при том же токе возбуждения и частоте вращения.

Номинальное изменение напряжения определяется следующими методами:

а)    непосредственной нагрузки;

б)    графического построения, используя характеристику холостого хода (см. 25.1) и номинальный ток возбуждения (см. 23 и 23.1), полученный при испытаниях.

Раздел 4. Описание методов испытаний и определение параметров машин

с помощью этих методов

25    Характеристика холостого хода

Характеристику холостого хода следует определять:

a)    в режиме генератора при помощи первичного двигателя;

b)    в режиме йена груженного двигателя при питании от источника симметричного трехфазного напряжения;

c)    в режиме самоторможения испытуемой машины.

6

СТБ МЭК 60034-4-2006

При определении характеристики холостого хода следует измерять ток возбуждения, линейное напряжение и частоту. Изменение тока возбуждения при снятии характеристики холостого хода следует производить плавно и только в одном направлении, начиная с наибольшего значения тока, равного, если возможно, номинальному току возбуждения, но не ниже значения, соответствующего 1.3 номинального напряжения испытуемой машины, уменьшая его до значения, равного 0,2 номинального напряжения, при условии, что это значение не превышает значения остаточного напряжения, при этом точки, по которым производят отсчеты, должны распределяться по характеристике по возможности равномерно.

При уменьшении значения тока возбуждения до нуля следует измерять остаточное напряжение генератора.

При определении характеристики холостого хода в режиме ненагруженного двигателя, кроме перечисленных выше параметров, необходимо измерять также ток якоря. Характеристика холостого хода должна определяться при коэффициенте мощности, равном единице, для чего при каждом значении напряжения измеряют ток возбуждения, соответствующий минимальному току в обмотке якоря.

Определение характеристики холостого хода производят при самоторможении машины, если снижение частоты вращения не превышает 0,04 номинальной частоты вращения в секунду.

При снижении частоты вращения испытуемой машины более чем на 0,02 от номинальной частоты вращения в секунду, возбуждение следует осуществлять от отдельного источника, обеспечивающего устойчивое возбуждение. Перед отключением машины от сети необходимо установить ток возбуждения, соответствующий номинальному, но не ниже значения тока, при котором напряжение испытуемой машины составляет 1,3 номинального напряжения. Ток возбуждения следует снижать ступенями, измеряя на каждой ступени одновременно напряжение обмотки якоря, частоту вращения и ток возбуждения. Определение характеристики холостого хода может быть проведено несколько раз в случае необходимости воспроизведения всех необходимых этапов.

25.1    Характеристика холостого хода - это зависимость напряжения обмотки якоря от тока возбуждения при номинальной частоте вращения, которая определяется в режиме холостого хода. Если при высоком остаточном напряжении характеристика холостого хода пересекает ось выше точки начала координат, то необходимо провести корректировку. Для этого прямолинейный участок кривой характеристики холостого хода продлевают до точки его пересечения с осью абсцисс. Длина оси абсцисс до этой точки пересечения представляет собой значение корректировки, которая должна быть внесена во все измеренные значения тока возбуждения (рисунок 1).

Если во время проведения испытаний частота отличается от номинальной, то напряжение холостого хода необходимо пересчитать по измеренным значениям напряжения при номинальной частоте.

26 Определение характеристики трехфазного короткого замыкания

Характеристику трехфазного короткого замыкания определяют:

a)    в режиме генератора при помощи пускового двигателя;

b)    в режиме самоторможения испытуемой машины.

Замыкание фаз накоротко должно производиться как можно ближе к выводам машины, а ток возбуждения прикладывается после короткого замыкания.

При определении характеристики трехфазного короткого замыкания линейный ток обмотки якоря и ток возбуждения измеряют одновременно. Одно из измерений должно быть произведено при токе в обмотке якоря, близком к номинальному. Частота вращения может отличаться от номинальной, но она не должна быть ниже чем 0.2 от номинальной.

Определение характеристики трехфазного короткого замыкания на выбеге может быть выполнено с достаточной точностью, если снижение частоты вращения в секунду не превышает 0,1 от номинальной. При снижении частоты вращения испытуемой машины более чем на 0,04 от номинальной в секунду возбуждение осуществляют от отдельного источника, обеспечивающего устойчивое возбуждение.

26.1    Характеристику трехфазного короткого замыкания - зависимость тока в обмотке якоря от тока возбуждения - следует определять при длительном трехфазном коротком замыкании.

7