ГОСТ 27430-87
Машины электрические вращающиеся. Условные обозначения для описания синхронных машин

ГОСТ 27430-87
(МЭК 34-10)

Группа Е60

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Условные обозначения для описания синхронных машин

Electrical rotary machines. Sonventions for description of synchronous machines

ОКП 33 0000

Срок действия с 01.07.88
до 01.01.94*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 3-93 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 5-6, 1993 год). - Примечание.

     
     
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности СССР

2. Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.09.87 N 3738 введен в действие государственный стандарт СССР ГОСТ 27430-87, в качестве которого непосредственно применен международный стандарт МЭК 34-10, с 01.07.88


Настоящий стандарт устанавливает некоторые правила описания параметров синхронных машин в относительных единицах, базирующихся на принятых для электрических и магнитных цепей обозначениях.

1. ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ

1. ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ

1.1. При построении векторных диаграмм синхронных машин следует исходить из нижеперечисленных положений:

1) за положительное направление вращения векторной диаграммы вместе с осями принимают вращение против часовой стрелки; это же направление принимают положительным для угловых измерений;

2) продольная ось опережает поперечную ось на 90 электрических градусов;

3) магнитный поток (потокосцепление) и магнитодвижущую силу любой обмотки (цепи) считают положительными, когда их направление совпадает с положительным направлением соответствующей оси;

4) составляющие вектора считаются положительными, если их направление совпадает с положительным направлением соответствующей оси;

5) направление продольной оси вектора магнитодвижущей силы обмотки возбуждения совпадает с положительным направлением продольной оси;

6) ток считают положительным, если он создает положительный магнитный поток (потокосцепление) в соответствующей обмотке (цепи);

7) индуктированная э.д.с. имеет полярность, препятствующую изменению потокосцепления и удовлетворяющую уравнению (для установившегося режима с постоянной угловой скоростью индуктированную э.д.с. можно также представить как ).

Это условное обозначение в сочетании с индексом означает, что э.д.с. в любой ветви цепи считается положительной, если она замкнута на сопротивление; при этом она создает положительный ток в этой ветви;

8) составляющие всех параметров по продольной и поперечной осям (тока, напряжения, э.д.с и т.д.) обозначают в соответствии с осью, к которой они относятся.

Подробные и упрощенные векторные диаграммы синхронных машин приведены на черт.1-6.

Черт.1. Принципиальная схема и векторная диаграмма перевозбужденного синхронного генератора с базовыми параметрами генератора

Принципиальная схема и векторная диаграмма перевозбужденного
синхронного генератора с базовыми параметрами генератора

Черт.1

Черт.2. Принципиальная схема и векторная диаграмма недовозбужденного синхронного двигателя с базовыми параметрами двигателя

Принципиальная схема и векторная диаграмма недовозбужденного
синхронного двигателя с базовыми параметрами двигателя

Черт.2

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИНХРОННЫХ МАШИН

2.1. Для более подробного описания синхронных машин и их математического представления необходимо дополнительно учитывать следующие положения:

1) при рассмотрении генератора его активная мощность считается положительной, когда она передается от генератора к сети (к нагрузке). При рассмотрении двигателя его активная мощность считается положительной, если она забирается от источника электрической энергии;

2) скольжение считается положительным, если частота вращения ротора ниже синхронной;

3) напряжение возбуждения является положительным, если оно создает положительный ток индуктора;

4) все вращающие моменты, двигающие вращающиеся части в положительном направлении вращения, считаются положительными (например, при нормальной установившейся работе генератора механический момент на валу является положительным, а соответствующий электромагнитный момент генератора - отрицательным; при нормальной работе двигателя механический момент на валу - отрицательным, а электромагнитный момент - положительным); в случае нескольких моментов, действующих на ротор, следует брать их алгебраическую сумму;

5) реактивную мощность синхронной машины считают положительной при перевозбуждении в генераторном режиме и при недовозбуждении в двигательном режиме.

Примечание. Положительное значение реактивной мощности соответствует исходному направлению активной мощности .

2.2. Следующие уравнения синхронных машин, написанные в соответствии с известной теорией двух реакций (без составляющих нулевой последовательности), соответствуют указанным выше допущениям и векторным диаграммам черт.1-6.

Все величины указаны в относительных значениях:

время представляется значением, обратным величине номинальной угловой частоты 1/;

напряжения, ток и поток, отнесенные к обмотке статора - к их номинальным амплитудным значениям;

мощность - к номинальной кажущейся мощности (вольт-ампер);

момент - к номинальному кажущемуся моменту, соответствующему номинальной кажущейся мощности;

активные и реактивные сопротивления, отнесенные к обмотке статора - к полному номинальному сопротивлению.

Рекомендуется при рассмотрении самой машины в качестве основных значений принимать номинальные значения.

УРАВНЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

Отдельные уравнения генератора	Отдельные уравнения двигателя

Общие уравнения двигателей и генераторов

где , - электродвижущая сила, э.д.с.;

- магнитодвижущая сила, м.д.с;

, - ток;

- момент;

- активная мощность;

- дифференциальный оператор;

- реактивная мощность;

- сопротивление;

, - напряжение на зажимах;

- реактивное сопротивление;

- угол между вектором фазы А и продольной осью;

- угол между вектором напряжения якоря и поперечной осью;

- постоянная времени;

- угол между векторами тока и напряжения;

, - потокосцепление;

- угловая частота;

- момент инерции.

Примечание. Когда указаны и прописные и строчные буквы, первые относятся к векторным, вторые - к мгновенным значениям.


Подстрочные индексы обозначают:

- обмотки якоря;

, - продольная и поперечная оси;

- обмотка возбуждения;

- внутренний;

, - порядковый номер демпферных цепей;

- механический;

- номинальное значение;

- воздушный зазор;

- цепь утечки.

Комбинация двух различных индексов, относящихся к обмотке, означает наличие взаимной индуктивности между ними, а два одинаковых индекса означают наличие самоиндуктивности.

Переходные и сверхпереходные значения обозначаются одним или двумя знаками вверху с правой стороны от символа (, ).

Исходные векторные диаграммы синхронных машин. За базовые приняты параметры генератора
для случаев рассмотрения неявнополюсного генератора или двигателя с *

Черт.3. Перевозбужденный генератор

Черт.4. Недовозбужденный генератор

Черт.3	Черт.4

Исходные векторные диаграммы синхронных машин

Исходные векторные диаграммы синхронных машин. За базовые приняты параметры двигателя
для случаев рассмотрения неявнополюсного генератора или двигателя с *

_______________
* Соответствует оригиналу. - Примечание.

Черт.5. Перевозбужденный двигатель

Черт.6. Недовозбужденный двигатель

Черт.5	Черт.6

Черт.7. Векторы напряжения и тока в системах с базовыми параметрами генератора или двигателя

Векторы напряжения и тока в системах с базовыми параметрами генератора или двигателя

GC - система с базовыми параметрами генератора ()

МС - система с базовыми параметрами двигателя ()

Черт.7

Черт.8. Исходная диаграмма для измерений угла нагрузки

Исходная диаграмма для измерений угла нагрузки

GC - система с базовыми параметрами генератора ()

МС - система с базовыми параметрами двигателя ()

Черт.8

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ СИНХРОННЫХ МАШИН

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

Использование относительных единиц предпочтительнее иллюстрировать на примере генератора или источника.

Принципиальная схема цепи якоря заданной полярности э.д.с, напряжения, тока и мощности, а также векторная диаграмма перевозбужденного явнополюсного синхронного генератора показаны на черт.1. Поперечная ось рекомендуется в качестве исходной оси векторной диаграммы. Однако, когда машина является частью системы, может быть использована любая другая удобная исходная ось (например, напряжение на зажимах, ток и т.д.).

Рассматривается симметричный установившийся режим. Тем не менее, показаны соответствующие векторы переходной и сверхпереходной э.д.с. Постоянные оси трех фаз А, В и С обозначены пунктиром, чтобы показать соотношение между постоянными осями и вращающимися векторами, и облегчить определение мгновенных фазовых значений э.д.с, тока и т.д. Использование параметров двигательного режима (или нагрузки) в качестве базовых целесообразно только для случаев изучения двигателя. Соответствующая векторная диаграмма недовозбужденного синхронного двигателя показана на черт.2. Здесь, как и в предыдущем случае, в качестве исходной рекомендуется поперечная ось.

При построении векторной диаграммы двигателя также может быть использована любая другая удобная для применения исходная ось. На черт.2 показаны пунктиром постоянные оси трех фаз А, В и С.

Дана также принципиальная схема якоря заданной полярности. Упрощенные векторные диаграммы иллюстрируют работу в установившемся режиме неявнополюсного синхронного генератора (см. черт.3 и 4) и синхронного двигателя (см. черт.5 и 6). В качестве базовых взяты параметры генераторного режима.

Во всех этих случаях предполагается, что сопротивление якоря незначительно и .

Примечание. Индуктированные э.д.с, используемые в векторных диаграммах и схемах на черт.1-6, можно заменить, если это необходимо (например для двигателей) соответствующими напряжениями, которые равны э.д.с. и положительны по отношению к ним (т.е. ; ) в случае рассмотрения генератора и отрицательны по отношению к ним (;) в случае рассмотрения двигателя.

Дополнительные пояснения, касающиеся некоторых условных обозначений этого стандарта, даны в приложении 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Дополнительные пояснения, касающиеся некоторых обозначений, принятых в стандарте

В настоящем стандарте используются понятия э.д.с. и напряжения. Понятие э.д.с. взято за основу, поскольку за предпочтительные приняты относительные единицы, для которых базовыми являются параметры генераторного режима источника.

Как в случае рассмотрения генератора, так и двигателя направление э.д.с., принято положительным, когда ток, создаваемый этой э.д.с. в замкнутой на сопротивление цепи является положительным.

Это допущение с учетом изложенного в пп.1.1 3), 6) приводит к основному выражению индуктированной э.д.с, определенному в п.1.1 7), а именно:

.

Необходимо подчеркнуть, что это выражение относится к индуктированным э.д.с, а не к соответствующим напряжениям и что это имеет силу как для случаев рассмотрения генератора, так и для двигателя.

Эти два случая отличаются друг от друга только заданным направлением и обозначением знаков напряжения, активной и реактивной мощности, не учитывая некоторые особенности измерений углов и (см. ниже). В случае рассмотрения генератора напряжение якоря считается положительным, если в замкнутой на сопротивление цепи оно стремится вызывать положительный ток, т.е. точно так же, как и для э.д.с; следовательно, напряжение и э.д.с. взаимно равны при работе без нагрузки. В случае рассмотрения двигателя напряжение якоря считается положительным, если при приложении к обмотке якоря оно стремится вызвать положительный ток в этой обмотке.

Ясно, что это напряжение противоположно напряжению в предыдущем случае, и, следовательно, положительной э.д.с, поскольку направление и полярность последней одни и те же для обоих случаев.

Приведенные выше положения действительны не только для напряжения на зажимах, но и для всех внутренних напряжений, включая .

Следовательно - для генератора

- для двигателя

Концы стрелок, указывающих заданные направления напряжения и э.д.с. в схемах цепи на черт.1 и 2, соответствуют точке с более высоким потенциалом для напряжения и с более низким потенциалом для э.д.с. Следовательно, в случае рассмотрения генератора при одной и той же полярности как для напряжения, так и для э.д.с, соответствующие стрелки и будут взаимно противоположны (см. черт.1).

Но в случае рассмотрения двигателя, имеющего взаимно противоположные полярности для напряжения и э.д.с, соответствующие стрелки направлены в одну сторону. Вследствие указанного выше одновременного изменения заданных направлений напряжений якоря, с одной стороны, и активных и реактивных мощностей, с другой стороны, при переходе от рассмотрения генератора к рассмотрению двигателя и наоборот начальное направление тока якоря остается неизменным, причем формулы, определяющие мощности как функции напряжений и токов якоря, остаются одинаковыми для обоих случаев (см. формулы в пп.2.2).

Некоторые пояснения, касающиеся угла фазы и активной и реактивной мощностей и для случаев рассмотрения генератора и двигателя, даны на черт.7.

Стрелка угла всегда должна указывать направление от к по самому короткому пути. Если это направление по часовой стрелке, то тогда угол является отрицательным.

Для случаев рассмотрения генератора и двигателя активную и реактивную мощности вычисляют по формулам ; .

Измерения угла нагрузки для случаев рассмотрения генератора и двигателя указаны на черт.8.

Стрелка угла должна указывать направление вдоль самого короткого пути от вектора к положительному направлению поперечной оси в генераторном режиме и от отрицательного направления поперечной оси к вектору в двигательном режиме.