Описание виртуальной лабораторной установки

Рис. 13. Модель для исследования синхронного генератора

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис.13. Она содержит:

• исследуемую трехфазную синхронную машину Simplified Synchronous Machine из библиотеки Power System Blockset/ Machines;

• измеритель параметров состояния машины Machines Measurement из библиотеки Power System Blockset/Machines;

• трехфазную нагрузку 3-Phase Load из библиотеки Power System Blockset/Extras /Three-Phase Library;

• блок RMS. Vs, для измерения действующего значений напряжения на нагрузке;

• блоки Fourier, Fourier 1, измеряющие амплитуды и начальные фазы напряжения на нагрузке и э.д.с. генератора из библиотеки Power System Blockset/Extras /Measurements;

• блоки Display], Display!, 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 Е_о 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. 14.

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;

• 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.15.

Рис. 14. Окно настройки параметров синхронной машины

Рис. 15. Окно настройки блока измерения Рис. 16. Окно настройки измерителя действующих

переменных состояния машины значений

Тип машины выбирается в поле Machine type. Флажки слева включаются у тех переменных состояния, которые подлежат измерению.

Блок настройки измерителя действующих значений показан на рис. 16. В окне настройки этого блока задается частота, на которой производятся измерения.

Окно настройки блоков Fourier, Fourierl показано на рис. 17. 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.18. В поля окна вводятся действующее линейное напряжение и частота, которые должны быть согласованы с напряжением и частотой генератора (рис. 14), активная, реактивная (индуктивная) и реактивная (емкостная) мощности нагрузки. Удобней эти мощности задавать как номинальную мощность генератора, умноженную на коэффициент.

Рис. 17. Окно настройки блоков Fourier

Рис. 18. Окно настройки параметров нагрузки

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. 14. Значение э.д.с. возбуждения (блок Е_о, рис. 13) при проведении измерений остается постоянным, равным 380 В (номинальное линейное напряжение генератора в режиме холостого хода). Окно настройки параметров моделирования показано на рис. 19.

Снятие угловой характеристики генератора производится на модели (рис. 13) при изменении активной мощности нагрузки от 0 до 1,6 от номинальной мощности генератора. При этом коэффициент при активной мощности изменяется от 0 до 1,6 с шагом 0,2. Коэффициенты при реактивных мощностях равны нулю.

Рис. 19. Окно настройки параметров моделирования

Для каждого значения активной мощности осуществляется моделирование. При проведении исследований заполняется таблица 1.

Таблица 1

Измерения			Вычисления
Рг [Вт]	[рад/с]	[град]	М [Нм]

Момент на валу генератора вычисляется по формуле М =.

По данным таблицы строится зависимость .

Снятие внешней и рабочих характеристик генератора при активной нагрузке производится на модели (рис. 13) при изменении активной мощности нагрузки в диапазоне 0-1,2 от номинальной с шагом 0,2. По данным измерений заполняется таблица 2.

Таблица 2

Измерения					Вычисления
[Вт]	[BAp]	[рад/с]	[Вт]	[В]		[А]

Вычисления производятся по формулам:

, .

По результатам измерений и вычислений строится внешняя характеристика и рабочие характеристики .

Снятие внешних характеристик при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузках производятся аналогично предыдущему пункту. При изменении мощности нагрузки необходимо соблюдать условие = const.

По результатам измерений заполняется таблица, аналогичная таблице 2, и строятся внешние характеристики на том же графике, на котором построена внешняя характеристика предыдущего опыта.

Мгновенные значения токов в фазах якоря генератора, скорость и мощность генератора можно наблюдать на экране осциллоскопа.