ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 213
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
никает как следствие неравенства скоростей вращения ротора и вращающегося поля статора. Он создается током в стали и успокоительной обмотке ротора. Судовые генераторы имеют усиленную успокоительную обмотку и поэтому величина асинхронного момента у них значительная.
Реактивный момент на валу генератора создается за счет синхронного поля статора. Асинхронный и реактивный моменты способствуют доведению скорости генератора почти до синхронной, реактивный и синхронный моменты втягивают генератор в синхронизм.
Судовые генераторы имеют явнополюсные роторы и реактивный момент у них достаточно велик, поэтому они надежно втягиваются в синхронизм при включении их в параллельную работу методом самосинхронизации.
При вводе в параллельную работу синхронного генератора методом самосинхронизации неизбежен некоторый бросок тока и про-йал напряжения сети. Но он не представляет опасности для вводимого в синхронизм и работающих генераторов.
Величина провала напряжения определяется соотношением мощностей подключаемого и работающего генераторов. На судах, как правило, в параллельную работу включаются генераторы одинаковой мощности, и провал напряжения в этом случае составляет 30-40% от номинального, а полное время восстановления напряжения равно нескольким секундам. Такой провал напряжения не нарушает устойчивой работы судовых установок и вполне допустим. Для уменьшения провала напряжения подключаемый к сети генератор следует как можно быстрее возбуждать.
Изменение тока возбуждения. Рассмотрим параллельную работу генератора c сетью бесконечно большой мощности при изменении тока в его обмотке возбуждения. Если генератор работает в режиме
холостого хода, то вектор его э. д. с. Е0 уравновешивает напряжение сети Uc, а поэтому тока в статоре не будет (рис. 6.27, а).
Если увеличить ток возбуждения (перевозбудить машину), то э. д. с. генератора возрастет до значения EO'>UCи напряжение сети не будет уравновешивать э. д. с. машины. Появится разностная э. д. с.
(рис. 6.27, б). Эта э. д. с. создаст уравнительный ток Iур, который будет протекать по обмоткам всех параллельно работающих машин. Пренебрегая их сопротивлением, а также активным сопротивлением рассматриваемого генератора, можно считать, что величина реактивного уравнительного тока
Этот реактивный ток отстает по фазе от ΔE на 90° и относительно напряжения сети UСон является опережающим (емкостным).
При уменьшении тока возбуждения (при недовозбуждении) э.д.с. генератора уменьшится до значения EO"<UC. В этом случае уравнительный ток Iур опережает по фазе э. д. с. генератора Е0 '' (рис. 6.27, в). Относительно напряжения сети UC этот ток является отстающим (индуктивным).
Таким образом, при любых изменениях тока возбуждения в цепи синхронного генератора возникает уравнительный ток, являющийся чиcто реактивным и поэтому не влияющим на величину нагрузки генератора Р2. Из выражения активной мощности (нагрузки) синхронного генератора
следует, что при P2=const активная составляющая тока статора также является величиной постоянной, так как напряжение сети UC=const
В то же время изменения тока возбуждения вызывают соответствующие изменения тока I1 за счет его реактивной составляющей. Это ведет к изменениям коэффициента мощности
На рис. 6.28 представлены U-образные кривые, определяющие зависимость тока Itот тока возбуждения IB. Каждая кривая построена для определенного значения нагрузки генератора
P2= =const. Кривая 1 — для холостого хода (P2=0), кривая 2 — для нагрузки P2 =0,5PH и кривая 3 - для нагрузки P2=РH. Значение тока IB, при котором ток нагрузки I1 имеет минимальную величину, соответствует коэффициенту мощности
Штриховой линией показана область устойчивой работы машины. При недовозбуждении и перевозбуждении синхронного генератора становится меньше единицы.
Изменение активной нагрузки синхронного генератора. Рассматривая параллельную работу синхронного генератора с сетью, необходимо установить, как происходит перераспределение нагрузки между генераторами. Будем считать, что генератор подключается к шинам станции очень большой мощности, и изменение параметров генератора не влияет на параметры сети, ее напряжение UCи частота fC остаются неизменными.
Рис. 6.28. Uобразные кривые
Рис. 6.29. Векторная диаграмма синхронного генератора
В первый момент подключения к сети (шинам станции) генератор работает вхолостую, т. е. не отдает и не потребляет активной мощности. В соответствии с условиями синхронизации вектор э. д. с. машины Еоравен вектору напряжения сети UCи сдвинут относительно его на 180°. Если по какой-либо причине моментах на валу механического двигателя увеличится, возрастет скорость вращения
генератора и вектор э. д.с. Ео(рис. 6.29, а) несколько сдвинется в сторону вращения векторов. Сдвиг фаз между Ucи Ео уже не будет равен 180°, и возникнет разностная э. д. с.
, которая создаст ток I, Между векторами тока I и э. д. с. угол сдвига фаз равен 90е, так как активное сопротивление ничтожно мало, и практически обмотка статора обладает только индуктивным сопротивлением. Напряжение сети UCуравновешивается напряжением генератора U1 . Генератор отдает в сеть активную мощность . Если не принимать во внимание незначительные потери в проводниках статора (Рм<1%), то можно считать, что полезная мощность генератора равна его электромагнитной мощности.
При емкостной нагрузке вектор э. д. с. Ёосдвигается в сторону, противоположную вращению векторов (рис. 6.29, б).
Под электромагнитной мощностью понимают мощность, передаваемую с ротора на статор через магнитное поле воздушного зазора.
Уравнение, выражающее электромагнитную мощность, может быть выведено из диаграммы (рис. 6.30). Проектируя векторы напряжения Uи э. д. с. Ёона направления векторов E0иI и умножая проекции на ml, получаем
В то же время
откуда
Угол определяет активную мощность синхронного генератора которая имеет наибольшее значение при =90°.
Выражение (6.5) справедливо для неявнополюсной синхронной
машины, у которой xй=xd. У генераторов с явнополюсным рото
ром мощность .
Электромагнитная мощность явнополюсной машины состоит из основной Рэм и добавочной РДОБ мощностей.
Между электромагнитной мощностью и электромагнитным моментом имеется известная зависимость:
Так как синхронный генератор вращается со строго постоянной скоростью , его электромагнитная мощность прямо-пропорциональна электромагнитному моменту:
Из выражений (6.5) и (6.6) видно, что величины электромагнитной мощности и электромагнитного момента синхронных машин являются функцией угла , определяющего угол сдвига фаз между э. д. с. Еои напряжением U. Электромагнитный момент в синхронной машине всегда действует в сторону уменьшения угла , т.e. стремится к тому, чтобы ось полюсов совпала с осью поля.
Зависимости РЭМ=f( ) и М=f( ) называются угловыми характеристиками синхронной машины. Они представлены на рис. 6.31 для неявнополюсного синхронного генератора.
Б
ольшое значение для синхронных машин имеет вопрос устойчивости -
Рис. 6.31. Угловые характеристики синхронного генератора
Рис. 6.30. Диаграмма синхронного генератора для вывода уравнения электромагнитной мощности
их работы. Когда вращающий момент, приложенный к валу синхронного генератора, уравновешивается моментом сопротивления МЭМ
Реактивный момент на валу генератора создается за счет синхронного поля статора. Асинхронный и реактивный моменты способствуют доведению скорости генератора почти до синхронной, реактивный и синхронный моменты втягивают генератор в синхронизм.
Судовые генераторы имеют явнополюсные роторы и реактивный момент у них достаточно велик, поэтому они надежно втягиваются в синхронизм при включении их в параллельную работу методом самосинхронизации.
При вводе в параллельную работу синхронного генератора методом самосинхронизации неизбежен некоторый бросок тока и про-йал напряжения сети. Но он не представляет опасности для вводимого в синхронизм и работающих генераторов.
Величина провала напряжения определяется соотношением мощностей подключаемого и работающего генераторов. На судах, как правило, в параллельную работу включаются генераторы одинаковой мощности, и провал напряжения в этом случае составляет 30-40% от номинального, а полное время восстановления напряжения равно нескольким секундам. Такой провал напряжения не нарушает устойчивой работы судовых установок и вполне допустим. Для уменьшения провала напряжения подключаемый к сети генератор следует как можно быстрее возбуждать.
Изменение тока возбуждения. Рассмотрим параллельную работу генератора c сетью бесконечно большой мощности при изменении тока в его обмотке возбуждения. Если генератор работает в режиме
холостого хода, то вектор его э. д. с. Е0 уравновешивает напряжение сети Uc, а поэтому тока в статоре не будет (рис. 6.27, а).
Если увеличить ток возбуждения (перевозбудить машину), то э. д. с. генератора возрастет до значения EO'>UCи напряжение сети не будет уравновешивать э. д. с. машины. Появится разностная э. д. с.
(рис. 6.27, б). Эта э. д. с. создаст уравнительный ток Iур, который будет протекать по обмоткам всех параллельно работающих машин. Пренебрегая их сопротивлением, а также активным сопротивлением рассматриваемого генератора, можно считать, что величина реактивного уравнительного тока
Этот реактивный ток отстает по фазе от ΔE на 90° и относительно напряжения сети UСон является опережающим (емкостным).
При уменьшении тока возбуждения (при недовозбуждении) э.д.с. генератора уменьшится до значения EO"<UC. В этом случае уравнительный ток Iур опережает по фазе э. д. с. генератора Е0 '' (рис. 6.27, в). Относительно напряжения сети UC этот ток является отстающим (индуктивным).
Таким образом, при любых изменениях тока возбуждения в цепи синхронного генератора возникает уравнительный ток, являющийся чиcто реактивным и поэтому не влияющим на величину нагрузки генератора Р2. Из выражения активной мощности (нагрузки) синхронного генератора
следует, что при P2=const активная составляющая тока статора также является величиной постоянной, так как напряжение сети UC=const
В то же время изменения тока возбуждения вызывают соответствующие изменения тока I1 за счет его реактивной составляющей. Это ведет к изменениям коэффициента мощности
На рис. 6.28 представлены U-образные кривые, определяющие зависимость тока Itот тока возбуждения IB. Каждая кривая построена для определенного значения нагрузки генератора
P2= =const. Кривая 1 — для холостого хода (P2=0), кривая 2 — для нагрузки P2 =0,5PH и кривая 3 - для нагрузки P2=РH. Значение тока IB, при котором ток нагрузки I1 имеет минимальную величину, соответствует коэффициенту мощности
Штриховой линией показана область устойчивой работы машины. При недовозбуждении и перевозбуждении синхронного генератора становится меньше единицы.
Изменение активной нагрузки синхронного генератора. Рассматривая параллельную работу синхронного генератора с сетью, необходимо установить, как происходит перераспределение нагрузки между генераторами. Будем считать, что генератор подключается к шинам станции очень большой мощности, и изменение параметров генератора не влияет на параметры сети, ее напряжение UCи частота fC остаются неизменными.
Рис. 6.28. Uобразные кривые
Рис. 6.29. Векторная диаграмма синхронного генератора
В первый момент подключения к сети (шинам станции) генератор работает вхолостую, т. е. не отдает и не потребляет активной мощности. В соответствии с условиями синхронизации вектор э. д. с. машины Еоравен вектору напряжения сети UCи сдвинут относительно его на 180°. Если по какой-либо причине моментах на валу механического двигателя увеличится, возрастет скорость вращения
генератора и вектор э. д.с. Ео(рис. 6.29, а) несколько сдвинется в сторону вращения векторов. Сдвиг фаз между Ucи Ео уже не будет равен 180°, и возникнет разностная э. д. с.
, которая создаст ток I, Между векторами тока I и э. д. с. угол сдвига фаз равен 90е, так как активное сопротивление ничтожно мало, и практически обмотка статора обладает только индуктивным сопротивлением. Напряжение сети UCуравновешивается напряжением генератора U1 . Генератор отдает в сеть активную мощность . Если не принимать во внимание незначительные потери в проводниках статора (Рм<1%), то можно считать, что полезная мощность генератора равна его электромагнитной мощности.
При емкостной нагрузке вектор э. д. с. Ёосдвигается в сторону, противоположную вращению векторов (рис. 6.29, б).
Под электромагнитной мощностью понимают мощность, передаваемую с ротора на статор через магнитное поле воздушного зазора.
Уравнение, выражающее электромагнитную мощность, может быть выведено из диаграммы (рис. 6.30). Проектируя векторы напряжения Uи э. д. с. Ёона направления векторов E0иI и умножая проекции на ml, получаем
В то же время
откуда
Угол определяет активную мощность синхронного генератора которая имеет наибольшее значение при =90°.
Выражение (6.5) справедливо для неявнополюсной синхронной
машины, у которой xй=xd. У генераторов с явнополюсным рото
ром мощность .
Электромагнитная мощность явнополюсной машины состоит из основной Рэм и добавочной РДОБ мощностей.
Между электромагнитной мощностью и электромагнитным моментом имеется известная зависимость:
Так как синхронный генератор вращается со строго постоянной скоростью , его электромагнитная мощность прямо-пропорциональна электромагнитному моменту:
Из выражений (6.5) и (6.6) видно, что величины электромагнитной мощности и электромагнитного момента синхронных машин являются функцией угла , определяющего угол сдвига фаз между э. д. с. Еои напряжением U. Электромагнитный момент в синхронной машине всегда действует в сторону уменьшения угла , т.e. стремится к тому, чтобы ось полюсов совпала с осью поля.
Зависимости РЭМ=f( ) и М=f( ) называются угловыми характеристиками синхронной машины. Они представлены на рис. 6.31 для неявнополюсного синхронного генератора.
Б
ольшое значение для синхронных машин имеет вопрос устойчивости -
Рис. 6.31. Угловые характеристики синхронного генератора
Рис. 6.30. Диаграмма синхронного генератора для вывода уравнения электромагнитной мощности
их работы. Когда вращающий момент, приложенный к валу синхронного генератора, уравновешивается моментом сопротивления МЭМ