Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 80
Текст из файла (страница 80)
В час для охлаждения машины требуется примерно столько воздуха, сколько весит сама машина Для генераторов мощностью более 25000 кВ . Л обычно применяется водородное охлаждение, Преимущества такого охлаждения определяются тем, что водород легче воздуха в !4 раз, его теплоемкость больци в 14 раз, те~щопроводность — в 7 раз, а коэффициент тепло- отдачи с охлаждаемой поверхности — в 1,35 раза. Козффияяснг полезного действия генератора, включетюго в сеть, равен отношению его активной мощности к мощности первичного двигателя; последнюю убыль удобно представить как сумму мощности генератора и мощности всех видов потерь в машине, следовательно, (15,7) Л = ЗИсоа~((ЗИсоа Р ь Р„, + Рл ).
'ма Ралл Рлс Р Зь1се Ря' ~5 Ь Рис 15.5 474 Уравнение КПД покаэывасц па с уменглпсннслч нагрузки К)ПД ~зкжс уменьпцстся. Па рис 15 б принелспы ювисимасти КПД ~снсрзторз от нагрузки при различных значениях сох р Г увеличением поминать. ной мощности ~снсрморов воэрзсцнот К!РД кзк самого ~оператора, тзк и его первичного двиггюсля. 1Б.Т. РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ Трехфаэная электрическая система большой мощности состоит иэ большого числа грехфаэных источников и трехфаэных приемников электрической энергии, рзботщощих параллельно Можно считать, что часгичное изменение числа нето шиков и приемников электрической энергии в системе большой мощности не влияет на режим ее работы.
Поэтому действующее значение напряжения на общих шинах системы, так же как частоту, можно всегда считать настоянными величинами. !!а рис. 15.7 приведена эквивалентная схема замещения фазы системы большой мощности, солсржзщая иснэчник бесконечной мощности ЗДС Е и приемник с сопротивлением нагрузки У„. Нз этом же рисунке показана эквивалентвзя слел1з замещения фазы синхронного генератора беэ учета зктивнага сопротивления фаэнаи обмотки, каторыи подключен к абшилг шипзлэ систелгы. Запишем уравнение электрического состояния фазы сипхращюго генератора. г о Е !хг (15.8 ! Ео .= Е г /ху = и г ух! Процессы, происходящие в синхронном генераторе, подключенном к электрической системе большой мощности иллюстрирует векторная диаграмма (рис. 15.8).
В качестве исходного выбран вектор напряжения на швнах системы 17= Е, направленный по оси ординат. Это напряжение уравновешивается частью ЭДС,Ео фзэной обмотки статара, индуктируемой в ней потокасцеплением Фо. Прибавив к вектору Сг вектор /х1, перпендикулярный 7, получим вектор Ео. Положение вектора потокосцепления ч о определяется тем, что он опережает инууктируемую им ЭДС Ео на угол 90'.
Так как !х1 .— — Š— Е т с эта пздспнс пзпря:кения, учитывающее сумлгу Ргк Р "' ЭДС, индуктируемых патокасцсплсннямн рзссеяния и резкции якоря, та уравнение электрического состояния фзэы синхрапноыэ генграторз (15.8) можно эаписаэ ь тзк ЕооЕ +Е =(I=Е Ра~ Р н ,175 7 ~ Система 1 г 1 ! ! ! Генератор 1 ! 1 Рис 15 7 Унйг( Статер Рис. 15 Я 1 1Вращение ратера генератсра Рнс 15.9 Напряжение фазы сиихроилого генератора равно сумме ЭДС, иидуктируемых в фазиой обмотке тремя потокосцеллеииями фе, Ф и рве Ф .
Но физически эти потокосцеллелия образуют одно рсзультируиь р.н' щее потокосцеллсиие с фазлой обмоткой Ф =- Фе + Ф + Ф ргс р.н Следовательио, можно с отать, но иалряжелис между выводами фазы сиихрошюго ~ елсратора равно ЗДС, илдуктирусмой результируюгцим лотокосцеплелием Ф с фазлой обмоткой Это определяет иа. правлеиие вектора Ф, которыя должен опережать по фазе вектор (7 = = Е иа 90' Налравлелие векторов Ф и Ф совладает с иаправле. рнс р.н вием вектора 1. Углы О сдвига фаэ между векторами (7 и Еа и между векторами Ф и Ф„равны между собой Зиачеиие угла сдвига фаз О принято отсчитывать от лаиравлеюся векторов Еа и 4'а. Для сиихроциой машины, работающей в режиме геиератора, значение этого угла всегда меиьцв нуля (О ( О), Сдвигу фаз О между векторами лотокосцеплеиий соответствует пространственный сдвиг иа угол В/р между осями полюсов ротора и направлением результирующего магнитного поля синхронного геиератора (рис.
15.9). Действующее зиачсцие результируюгцсго потокосцеллелия с фазиой обмоткой синхронного селерагора, подкщочеплого к электрической системе большой мощности (' = солаг, — постоянная величина (Ф = = сопят) и пе зависит от нагрузки зв,в. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЯ МОМЕНТ И УГЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Р = ЗИсоа5а = ЗЕеТсоа ч7е = ЗЕе1соа(ч7 — О) . (15,9) Построим прямоугольный треугольник, у которого Ее — гипотенуза, а 1) — часть катета. Второй катет этого треугольника, противолежащий углу О, хТсоаз7 = Ееагп! О 1; из той же диаграммы получаем равенство Еесоач7е = 17соач7, что дает возможность выразить электрическую мощность синхронного генера- тора в следующей форме: Р = З(О Р = ЗЕ,и 1п1О! /х. (! 5.10) Электромагнитньй момент, создаваемый взаимодействием тока якоря с магнитным полем ротора, связан с электрической мощностью известным простым соотношением М = Р/ьз, зм Р' где синхронная угловая скорость ротора ьз = 2ял/60 = 2я//р = ьз/р, Р на основании чего Зр з!и О М = — Ее(7— эм х (! 5.1 !) электрической системе большой электромагнитный момент снн- Так как напряжение (ги частота/' в мощности постоянны, то мощность н хронного генератора при постоянном токе возбуждения зависят только от угла ! О !.
Эта зависимость синусоидальная, она называется углоеон характеристикой синхронного генератора (рис. 15.10); для мощности и электромагнитного момента она отличается лишь масштабом. Иэю Р нфг кмамг НЬ7= =Мам1 а !е,!!е,! я/г я !е! 477 Рис. ! 5. ! 0 Проанализируем зависимость электрической мощности Р и электро. магнитного момента М синхронного генератора от угла О ( О, Пля зм этого воспользуемся векторной диаграммой на рис. 15 В.
Электрическая мощность всех трех фаз синхронного генератора и максимальный электромагнитный момент М, „„„= ЗРЕ Цоэх. (15.13) Значение л72 — ! 01 определяет залпе устойчивости синхронного генератора. При углах 1д! > л72 работа синхронного генератора неустойчива. В этих условиях вращающий момент первичного двигателя М превр вышает максимальный тормозной электромагнитный момент генератора, Избьпок вращаю!пего момента (М > М ) создает дальнейшее вр эм ускорение ротора, что обусловливает дальнейшее возрастание 10 ~ н новое уменыпение тормозного момента и т. д., пока генератор не выпадает нз синхронизма. Чтобы восстановить запас устойчивости я72— — )0 ~ синхронного генератора при увеличенной нагрузке, необходимо увелнчитьток возбуждения (точка 3). тв.в, шовразнап хярактяристикя синхронного гяняряторя Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность регулирования его реактивного тока посредством изменения тока возбуждения.
Для пояснения обратимся к векторной диаграмме фазы синхронного генератора (см. рис. 15.8) и проанализируем ее с этой точки зрения (рис. 15,11), Если мощность синхронного генератора Р = ьэ М р эм и напряжение на шинах электрической системы (7 постоянны, то значения произведений сомножителей в (15.10) 1 соа 87 — 1 сопя! Ееа(п10! = ьэФеа(п10! = сопя! (15.!4) 478 Угловые характеристики позволяют проанализировать процессы, происходящие в синхронном генераторе при изменении нагрузки. Работа, совершаемая первичным двигателем, преобразуется в электрическую энергию, отдаваемую генератором в сеть.
При увеличении создаваемого первичным двигателем вращающего момента (М вр > М = М ) (точка 1) вследствие ускорения, сообщаемого ровр! эм! тору, угол 1О ~ увеличивается, После нескольких колебаний около значения слнхронной угловой скорости равновесие вращающего момента генератора восстанавливается (М э = М з, точка 2) при ноерэ эмз' вом значении угл 10 1 > ! 0,1. Работа синхронного генератора устойчива при изменении угла ! О~ в пределах 0 — я72. Значению 101 = я72 соответствуют согласно (15.10) и (!5.11) максимальная электрическая мощность Рм = ЗЕ иух (15 12) не зависят от тока возбуждения.
Оцнако при изменении тока возбужде. ния изменяются значения создаваемого им потокосцеппения с фазной обмоткой статора Фе и индуктировавщая этим потокосцеплением в фаз. ной обмотке ЭЛС Ее. Из уравнения электрического состояния фазы статора (!5.8) следует, что зуо возможно только при соответствующем изменении тока 1 = 1 + 1 в фазной обмотке, а именно — реактивной составляющей а, р тока 1 . р При токах возбуждения меньше (больше) некоторого граничного значения 1 < 1 г,(Р) (1 > 1 „(Р) ) ток синхронного генератора имеет емкостную 1 (индуктивную 1 ь) реактивную составляющую РС рс св < 0 (р > 0) (рис. 15,11).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
