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

Текст из файла (страница 4)

За рубежом данного типа оборудование начиная с конца 1980-х годов, эксплуатируются, прежде всего в Японии, а в последние годы в Европе. В таблице 1.7 приведен перечень зарубежных гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) на которых установлены АСГ [27].

Таблица 1.7 Асинхронизированные генератор – двигатели на зарубежных гидроаккумулирующих электростанциях

В Австрии, Германии, Швейцарии АСГ получили применение в целях связи сетей энергосистем 50 Гц с тяговыми сетями, име­ющими отличную частоту, а также для связи сетей энергосистем с потребителями у которых резко меняется нагрузка в широких пределах. Асинхронизированные генератор-двигатели (АСГД) производит компания ANDRITZ HYDRO GmbH («АНДРИТЦ», Австрия). Фирма Va Tech Escher Wyss поставила асинхронизированные генератор-двигатели – на ГАЭС Гольдисталь (Германия).

Активно разработки в области создания мощных асинхронизирован­ных генератор-двигателей ведутся с восьмидесятых годов в Японии фирмами Hitachi и Toshiba. Обе фирмы провели большой объем иссле­дований и разработок, показавших практическую возможность создания мощностью 300 – 450 МВт с диапазоном изменения частоты вращения до плюс, минус 8 – 10% синхронной соответствен­но, с мощностью систем возбуждения 15 – 20% мощности основной машины.

Основные элементы АСГ, требовавшие особого внимания при их проектированиии: ротор, щеточно-контактный узел, система вентиляции, цик­локонвертер. Обе фирмы изготавливают цилиндрический ротор с шихтованным сердечником и трехфазной распределенной обмоткой возбуждения, с термоактивной изоляцией.

Максимальное рабочее напряжение на обмотке возбуждения 10 кВ у фирмы Hitachi и 6 кВ у фирмы Toshiba. Большие центробежные усилия, действующие на обмотку ротора, частые циклы пусков и ос­тановок, глубокие и частые изменения нагрузок обуславливают необходимость специальных разработок крепления лобовых частей обмоток. Обе фирмы заложили возможность свободного аксиального их перемещения при нагреве и охлаждении.

При работе агрегата в генераторном режиме активная мощность регулируется главным образом направляющим аппаратом гидромашины, частота вращения устанавливается в зависимости от нагрузки и напора такой, при которой имеет место оптимальный КПД. В режиме двигателя (насоса) блоки регулирования активной мощности и частоты вращения воздействуют главным образом на си­стему возбуждения; потребляемая мощность в этом режиме определяется частотой вращения. Фирма Toshiba для пуска агрегата в насосном режиме использует циклоконвертер, питающий обмотку возбуждения при закороченной обмотке статора.

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АСГ

2.1 Приведение параметров обмотки ротора к обмотке статора

При создании математической модели, для анализа свойств машины, реальные параметры ротора машины заменяют эквивалентными, или приведенными на время расчета к параметрам статора, по следующим причинам:

– токи и ЭДС обмоток статора и ротора во много раз отличаются по амплитуде и количеству фаз;

– вращение ротора приводит к различию частот ЭДС и токов обмоток статора и ротора;

– в электрической схеме необходимо учесть механическую мощность вращения (на валу);

Реальная обмотка ротора заменяется эквивалентной (приведенной), у которой столько же витков и фаз, как и у статорной обмотки:

; , (2.1)

где , – число витков и фаз приведенной роторной обмотки; , – число витков и фаз статорной обмотки. Число фаз обмотки статора и ротора в нашем случае одинаково.

Приведенные электрические параметры должны быть таким, чтобы основные электромагнитные соотношения в машине не поменялись.

Приведенная ЭДС обмотки ротора принимается:

, (2.2)

где – ЭДС обмотки статора.

. (2.3)

Коэффициент приведения по напряжению определяется по выражению:

, (2.4)

где – число витков обмотки ротора; , – обмоточные коэффициенты фазы статора и ротора.

Приведенный ток обмотки ротора составляет:

, (2.5)

где – фазный ток статора; – коэффициент приведения по току.

. (2.6)

По условиям сохранения активной мощности ротора до приведения и после приведенное активное сопротивление ротора вычисляется по выражению:

, (2.7)

где – активное сопротивление обмотки ротора.

По условиям сохранения реактивной мощности ротора до приведения и после приведенное индуктивное сопротивление ротора вычисляется по выражению:

, (2.8)

где – индуктивное сопротивление обмотки ротора.

После расчетов, результаты переводятся обратно, к реальным параметрам машины [21].

2.2 Уравнения АСГ

Для описания переходных процессов, протекающих в АСГ, воспользуемся общепринятыми уравнениями Парка-Горева. Суть преобразований, примененных Парком и Горевым, состоит в том, что вместо реальных статорных и роторных токов и напряжений вводятся новые переменные, направленные вдоль принятых координатных осей. Благодаря этому упрощается система дифференциальных уравнений машины – она не содержит гармонических коэффициентов [9].

Будем рассматривать асинхронизированный синхронный генератор как двухполюсную машину с симметричным двухфазным статором и с симметричным в магнитном и электрическом отношении ротором. Процессы в многополюсной и двухполюсной машине аналогичны, однако в двухполюсной электрические радианы совпадают с геометрическими, и связаны соотношением [10,11]:

, (2.9)

где – число пар полюсов рассматриваемого генератора.

Из выражения следует:

. (2.10)

Наличие демпфирующих контуров на роторе машине не будем учитывать [6, 9]. Уравнения запишем для идеализированной машины, в которой отсутствуют потери в стали, а также нелинейные магнитные явления, не учитывается гистерезис, высшие гармонические в составе магнитного поля.

Любая m-фазная система может быть приведена к двухфазной. В двухфазной машине круговое поле создается, когда обмотки сдвинуты в пространстве на и токи в обмотках сдвинуты во времени на . Сдвиг обмоток в пространстве на , позволяет при равномерном воздушном зазоре машины считать, что обмотки лишены взаимной индуктивной связи друг с другом, что позволяет уменьшить число уравнений, учитывающих переходные процессы. Кроме того в уравнениях переходных процессов, записанных для ортогональной системы осей, исключаются периодически меняющиеся коэффициенты [10].

Соотношения для перехода от фазных величин к двухосной системе координат [12]:

;

; (2.11)

.

Соотношения для перехода от двухфазной системы координат к фазным величинам:

;

; (2.12)

.

Для остальных параметров режима выражения переходов от одной системы координат к другой выглядят аналогично.

Уравнения машины с симметричными обмотками статора запишем в осях xy, вращающихся в пространстве с произвольной скоростью . За положительные направления токов статора и ротора принимаются направления, совпадающие с направлениями осей соответствующих обмоток. Положительные направления для напряжений статора приняты противоположными направлениям токов, а положительные направления для напряжений ротора приняты совпадающими с направлениями соответствующих токов. Моменты приняты положительными в генераторном режиме работы машины, т.е. механический момент на валу положителен, когда он является ускоряющим, а электромагнитный момент положителен, когда он тормозит ротор. Скольжение будем считать положительным при частоте вращения ротора выше синхронной.

Уравнения запишем в системе относительных единиц, приняв в качестве базисных величин для статорных и роторных переменных амплитуды номинальных значений фазного напряжения и тока статора, мощность статора, в качестве угловой скорости синхронную угловую скорость . Параметрам статора не присваиваем никакого индекса, параметрам ротора – индекс f, взаимным параметрам ротора и статора – , угловой скорости ротора [6].

На рисунке 2.1 приведены оси обмоток и координатные оси машины.

Характеристики

Список файлов ВКР