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

     
     1.1. 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.
     
     

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

        
Черт.1

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

     
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 *

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

_______________
     * Соответствует оригиналу. - Примечание .
     

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

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

     
     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

     
     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.
     
     
     
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1988