Синхронный генератор

Синхронный генератор

1 Характеристики генератора

О свойствах синхронного генератора (СГ) судят по его характеристикам:

1. Характеристика холостого хода: E(I_в ) при I=0 и при n= n_ном .

При I_в =0 остаточным магнитным потоком наводится небольшая ЭДС E_х .

При (т.к. ).

Наступает насыщение магнитопровода – излом кривой. Точка (U_ном , I_{в ном} ) расположена до насыщения – так проектируют СГ.

2. Внешняя характеристика: U(I) при I_в = I_{в ном} ; cosj=const; n= n_ном .

При I=0 U= U₀ .

С ростом тока I при активной нагрузке напряжение U падает.

Изменение напряжения происходит в основном из-за реакции якоря. Если нагрузка активная, то поток изменяется незначительно.

При активно-индуктивной нагрузке реакция якоря – продольно-размагничивающая. Поток изменяется значительно, что приводит к сильному изменению напряжения.

При активно-емкостной нагрузке реакция якоря будет продольно-намагничивающая, поток будет возрастать, что приводит к небольшому увеличению напряжения.

Стабилизация напряжения достигается регулированием тока возбуждения.

3. Регулировочная характеристика: I_в (I) при U =const; cosj=const; n= n_ном . U= U_ном .

Эта характеристика показывает, как надо регулировать ток возбуждения при изменении нагрузки СГ, чтобы напряжение на его зажимах оставалось неизменным (искусственная характеристика).

Обычно регулировка напряжения, для того, чтобы U =const оставалось неизменным при изменении нагрузки I, осуществляется автоматически по схеме, где ТТ – трансформатор тока; Т – понижающий трансформатор.

Принцип регулирования:

При увеличении нагрузки I напряжение U падает (по внешней характеристике), но при этом ток I_у возрастает, что приводит к увеличению тока возбудителя I_в и к увеличению магнитного потока F, ЭДС и напряжения U.

2 Потери и КПД синхронного генератора

В СГ преобразование механической энергии в электрическую сопровождается потерями энергии. К синхронному генератору со стороны вала подведена механическая мощность P₁ .

В роторе и статоре имеются следующие потери:

1) потери на возбуждение; R_в – сопротивление цепи возбуждения.

2) - механические потери, вызванные всеми видами трения;

3) - потери магнитные в сердечнике статора (перемагничивание и вихревые токи);

,

(3 в формуле т.к. 3 фазы). Эта электромагнитная мощность передается на статор.

4) - потери в обмотке статора: .

P₂ – полезная мощность, отдаваемая в сеть.

Потери , , - постоянные (не зависят от нагрузки) и составляют потери холостого хода ХХ синхронного генератора.

,

где - сумма всех потерь в СГ.

.

Из этой формулы следует, что КПД зависит от cosj.

КПД СГ зависит не только от мощности нагрузки, но и от коэффициента мощности cosj.

КПД СГ достигает 98-99 %.

Для этих генераторов применяют охлаждение газообразным водородом, водой и др.

Регулирование активной мощности. Угловые характеристики

Электромагнитная мощность равна

.

Но из подобия треугольников расставляем углы на векторной диаграмме. Катет bd равен:

.

ac^E₀ , bc^I, значит угол bca = Y. Отсюда:

.

Подставляем это значение в формулу (*) получаем:

При неизменном токе возбуждения I_в =const.

СГ включен в сеть и обеспечивает U=U_сети =const.

Момент

, где . Но

Поэтому

. ,

где - угловая скорость вращения СГ;

w - угловая частота тока;

p – число пар полюсов СГ.

,

.

Зависимость P_эм (q) или M_эм (q) – называется угловыми характеристиками СГ.

q - характеризует устойчивость СГ.

; .

Положительное значение q соответствует генераторному режиму.

При q=const увеличение тока возбуждения I_в СГ приводит к возрастанию электромагнитной мощности P_эм .

Если угол q отрицательный – это соответствует режиму работы синхронной машины в двигательном режиме.

В режиме генератора M_эм противодействует вращению ротора, т.е. является тормозным.

В режиме генератора поле ротора ведущее, а поле статора – ведомое. В режиме двигателя – наоборот.

При увеличении момента силовые линии все больше деформируются (растягиваются), растет угол q.

Если q > 90°, то силовые линии рвутся, магнитная сила между ротором и статором нарушается, ротор вращается как болванка, т.к. он ничего не вращает. Это явление называется выпаданием из синхронизма.

При - синхронный генератор работает устойчиво.

Изменение мощности параллельно работающего с сетью СГ достигается воздействием на первичный приводной двигатель.

Пусть СГ работал при угле q₁ . После увеличения подачи пара ротор ускорился, и угол q возрос, т.к. увеличился момент приводного двигателя.

Когда угол q возрос, то увеличился тормозной момент и при определенном угле q₂ снова наступит равновесие моментов при новой мощности. Значит мы увеличили мощн

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать