Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ с.

ВВЕДЕНИЕ 8

1 ПРИМЕНЕНИЕ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫХ СИНХРОННЫХ 11

ГЕНЕРАТОРОВ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 11

1.1 Конструктивные особенности АСГ 11

1.2 Устройство АСГ, основные элементы систем регулирования 13

1.3 Опыт применения и преимущества перехода к АСГ 16

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АСГ 30

2.1 Приведение параметров обмотки ротора к обмотке статора 30

2.2 Уравнения АСГ 32

3 ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ АСГ 47

3.1 Выбор программного комплекса 47

3.2 Имитационная модель АСГ в MatLab 52

4 ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ СИСТЕМ 61

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С АСГ 61

4.1 Уравнения АСГ для установившегося режима 61

4.2 Векторные диаграммы АСГ 65

4.3 Характеристика холостого хода 67

4.3 Внешняя характеристика 68

4.3 Регулировочная характеристика 72

4.4 Устойчивость систем электроснабжения с АСГ 74

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80

ВВЕДЕНИЕ

Для эффективного функционирования систем электроснабжения к ним предъявляется ряд требований, таких как: надежность электроснабжения, безопасность и удобство эксплуатации, качество электрической энергии, гибкость системы и прочие. Генераторы являются значимым объектом регулирования с точки зрения нормирования уровней напряжения, регулирования реактивной мощности и обеспечения надежности функционирования систем электроснабжения в различных режимах работы.

На сегодняшний день наиболее распространенными электрическими машинами являются синхронные и асинхронные генераторы. Несмотря на простоту конструкции и меньшую стоимость, применение асинхронных генераторов в системах электроснабжения ограничивается сложностью стабилизации выходного напряжения [1]. Широкое применение, в силу ряда технико-экономических преимуществ относительно асинхронных машин, находят синхронные генераторы (СГ). Главное преимущество синхронных генераторов перед асинхронными заключается в том, что путем изменения тока возбуждения можно изменять реактивную мощность. В зависимости от тока возбуждения реактивная мощность может выдаваться в сеть (при перевозбуждении) и потребляться из сети (при недовозбуждении) [2]. Однако стоит отметить, что для синхронных генераторов режим потребления реактивной мощности ограничен, ввиду того, что способствует перегреву крайних пакетов стали, что влечет повреждение машины, а в некоторых случаях и аварии. Во избежание перечисленного в системах электроснабжения устанавливается дополнительное оборудование для компенсации реактивной мощности, что увеличивает капитальные вложения, но не всегда технически эффективно.

В целях обеспечения необходимых требований к качеству электроэнергии на установках малой мощности эффективно применение СГ применяют совместно с тиристорными преобразователями частоты. Однако увеличение пропускаемой также способствует удорожанию установки (мощность тиристорных преобразователей равняется мощности генератора, что определяет большие габариты установки) [3, 7]. При этом увеличение мощности синхронного генератора способствует росту реактивностей, что приводит к недостаточной устойчивости параллельной работы. Поэтому целесообразнее осуществить переход от СМ к асинхронизированным синхронным генераторам (АСГ).

Идею асинхронизированной синхронной машины (АСМ) предложил советский инженер-электромашиностроитель А.А. Горев, а первые разработки велись под научным руководством М.М. Ботвинника. Синхронно-асинхронная машина сочетает положительные свойства синхронной и асинхронной машин и в известной мере устраняет их недостатки. В установившемся режиме машина может работать как синхронной, так и асинхронно и приобретать свойства, более благоприятные в отношении фазового угла. От синхронных машин АСМ отличаются тем, что магнитное поле перемещается относительно ротора, который его создает, а от асинхронных машин тем, что это перемещение создается посторонним источником и является управляемым [8]. Такие свойства обусловлены отличием системы обмоток возбуждения асинхронизированной машины, которая может иметь две более фаз.

Многофазная система обмоток асинхронизированного генератора позволяет осуществлять раздельное управление возбуждением, что обеспечивает независимое регулирование активной мощности (электромагнит­ного момента) и реактивной мощности (напряжения). Возможность раздельного управления способствует повышению статической и динамической устойчивости машины, особенно в зоне потребления реактивной мощности.

В асинхронизированной синхронной машине магнитному потоку сообщается дополнительное вращение со скоростью скольжения ротора относительно синхронной скорости. Таким образом, магнитный поток перемещается относительно ротора со скоростью скольжения, что способствует приобретению новых свойств [5].

Асинхронизированные генераторы могут найти широкое применение, так могут работать:

- при любых значениях угла, что особенно важно при использовании их в режимах синхронного компенсатора;

- при резко переменной нагрузке; значение угла мощности АСГ при глубоких изменениях скорости может поддерживаться достаточно высоким, а в отдельных случаях может быть и опережающим;

- при непостоянстве скорости вращения ротора (что особенно актуально для ветроэлектростанций), обеспечивая при этом постоянную частоту выходного напряжения;

Переход к асинхронизированным генераторам дает ряд преимуществ относительно традиционных СГ:

- увеличение пределов потребления реактивной мощности

- получение стабильных значения и частоты генерируемого напряжения при работе с нестабильным источником механической энергии и электрической нагрузкой;

- быстродействие регулирования напряжения, что способствует поддержанию устойчивости параллельно работающих генераторов.

- повышение статической и динамической устойчивости за счет фазовой форсировки возбуждения, позволяющей увеличить площадку торможения.

Несмотря на ряд достоинств асинхронизированных генераторов, в настоящее время они нешироко распространены и недостаточно изучены. Поэтому исследование работы асинхронизированных синхронных генераторов в системах электроснабжения является актуальной задачей.

1 ПРИМЕНЕНИЕ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫХ СИНХРОННЫХ

ГЕНЕРАТОРОВ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Конструктивные особенности АСГ

Конструктивно статор асинхронизированной машины не отличается от статора синхронной машины, а на роторе располагается многофазная система обмоток [5] – трехфазная (рисунок 1, а), либо состоящая из двух обмоток возбуждения (рисунок 1, б). Наличие на роторе АСГ многофазной системы обмоток позволяет осуществлять раздельное управление по осям d и q. Помимо изменения поля возбуждения, что характерно для обычных синхронных машин, в асинхронизированных можно быстро изменять угловое положение поля относительно ротора, что позволяет создавать вращающееся относительно ротора поле и тем самым обеспечить, при практически симметричной системе обмоток возбуждения, вращение ротора с частотой, отличной от синхронной. Ток возбуждения при этом переменный и имеет частоту, равную электрический частоте скольжения ротора [7].

Рисунок 1.1 – конструкция обмоток возбуждения АСГ

Наличие двух и более обмоток возбуждения позволяет работать в различных режимах – асинхронизированном (с задаваемой частотой скольжения), синхронном (без скольжения) и асинхронном (со скольжением). При работе с одной обмоткой возбуждения машина приобретает свойства синхронного генератора, при замкнутых накоротко обмотках возбуждения или потере возбуждения – асинхронного. Таким образом генератор остается в работоспособном состоянии, даже при отказе системы возбуждения. В таком режиме нагрузку следует понизить до 55 – 75 % от номинальной, во избежание колебаний режимных параметров. В таком режиме генератор сохранаяет работоспособное сотояние неограниченное время, что обеспечивает высокую надежность его в эксплуатации [19].

По конструктивному исполнению роторов с обмоткой возбуждения различаются следующие типы генераторов:

- с неявно выраженными полюсами – турбогенератор с массивным ротором и выфрезерованными в нем пазами для укладки обмотки возбуждения (обычно это двухполюсные машины с частотой вращения 3000 об/мин);

- с явно выраженными полюсами и обмотками возбуждения, состоящими из катушек, насаженных на полюсы (обычно они имеют частоту вращения ниже 1500 об/мин) [2].

Также АСГ делятся на следующие группы:

– с шихтованным ротором и симметричными обмотками ротора;

– с массивным ротором и симметричными обмотками ротора;

– с массивным ротором и несимметричными обмотками ротора.

Конструкция машины с массивным ротором не позволяет ей работать с переменной частотой вращения, а значит, такая машина может выполнять только функции регулятора реактивной мощности. В то же время шихтованный ротор позволяет работать как с постоянной, так и с переменной частотой вращения.

Частота вращения магнитного поля тока в роторе асинхронизированной машины определяется выражением:

(1.1)

где – частота вращения магнитного поля сети (50 Гц); s – скольжение, определяемое по следующей формуле:

, (1.2)

где – частота вращения вала ротора.

. (1.3)

Знак плюс соответствует чередованию фаз преобразователя, при котором ротор и его магнитное поле вращаются в противоположных направления, а минус – когда они вращаются в одну и ту же сторону. Когда =0 (питание обмоток ротора постоянным током), машина работает как обычный синхронный генератор.

1.2 Устройство АСГ, основные элементы систем регулирования

Структура АСМ показана на рисунке 2 [6]. АСГ представляет собой электромеханическую установку, которая включает в себя электрическую машину, автоматический регулятор возбуждения и возбудитель.

Электрическая машина 1 — неявнополюсная бесколлекторная машина переменного тока, содержащая в общем случае ваз на роторе и фаз на статоре. На практике в большинстве случаев, на статоре уложена симметричная трехфазная обмотка, подключаемая к трехфазной сети непосредственно или через трансформатор, а на роторе – двух- или трехфазная симметричная обмотка, подключаемая через контактные кольца непосредственно к возбудителю. Возбудитель – 2, подсоединяемый к кольцам ротора машины 1, получает силовое питание либо от вспомогательной электрической машины 4, расположенной на одном валу с основной машиной 1, либо от сети через трансформатор 3 [6].

Рисунок 2.1 - Структура АСГ

Частота напряжения на выводах возбудителя, подключенных к кольцам ротора может изменяться по заданному закону и равна в установившемся режиме разности круговых частот вращения поля ротора и статора (частоте скольжения) электрической машины. Из этого следует, что возбудитель асинхронизированной синхронной машины является в общем случае преобразователем частоты напряжения источника питания в частоту скольжения.

Автоматический регулятор возбуждения 5 служит для формирования требуемой функции регулирования машины, усиливаемой возбудителем. Число выходных сигналов регулятора соответствует числу фаз ротора машины. Функция регулирования формируется на основе информации, полученной с той или иной переменной, характеризующей режим работы машины. Эта информация получается от системы датчиков 6:

6.1 – датчик тригонометрических функций угла поворота ротора (углоизмерительная машина или датчик углового положения ротора);

6.2 – датчик независимой частоты;

6.6 и 6.4 - датчик тригонометрических функций угла изображающего вектора напряжения электрической системы. Эта информация может быть получена, например, с помощью устройства телепередачи угла;

6.6 и 6.4 – датчики токов статора и ротора;

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР