Файл: Параллельная работа синхронных генераторов.doc

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 P2H. 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