Электротехника Касаткин (967630), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Преимущества такого охлаждения определяются тем, что водород легче воздуха в 14 раз, его теплоемкость больше в 14 раз, теплопроводность — в 7 раэ, а коэффициент тепло- отдачи с охпаждаемой поверхности — в 1,35 раза, Коэффиииент полезного дгйсэпия генератора, включенного 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, Уравнение КПД показывает, что с уменьшением нагрузки КИД также уменьпвется.
На рис. 15,6 приведены зависимости КПД генератора от нагрузки прн различных значениях сову. С увеличением номинальной мощности генераторов возрастают КПД как самого генератора, так и его первичного двигателя. ткт. рдвотд синхронного гвняряторд в элактричвской систямв вольшой мощности Трехфазная электрическая система большой мощности состоит из больного числа трехфазных источников и трехфазных приемников электрической энергии, работающих параллельно. Можно считать, что гастичное изменение числа источников 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 постоянными величинами. На рис, 15.7 приведена эквивалентная схема замещения фазы системы большой мощности, содержащая источник бесконечной моцшости ЭДС Е и приемник с сопротивлением нагрузки Ян. На этом же рисунке показана эквивалентная схема замещения фазы синхронного генератора без учета активного сопротивления фазной обмотки, который подключен к общим шинам системы.
Запишем уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора; Ее Е =)х1 (15.8) Ее = Е ь ух1 = 11 ч ух1. Процессы, происходящие в синхронном генераторе, подхшоченном х электрической системе большой мощности иллюстрирует векторная диаграмма (рис. 15.8). В качестве исходного выбран вектор напряжения на шинах системы 1)= Е, направленный по оси ординат. Это напряжение уравновешивается частью ЭДС Ее фазной обмотки статора, индуктируемой в ней потокосцеплением Фе, Прибавив к вектору 1л вектор 1х1, перпеидикуляриьй 1, получим вектор Ее.
Положение вектора потокосцепления ч е определяется тем, что он опережает инвуктируемую им ЭДС Ее на угол 90'. Так как 1х1 = -Е, — Е, т, с, это падение напряжения, учитывающее сумму рьс р,я* ЭДС, инцуктируемых потокосцеплениями рассеяния и реакции якоря, то уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора (15.8) можно записать так Е +Е +Е =й=Е. рас р.я 475 ! Система ~ ) Генератор 1 ! !,и ! 1 Хн ЕсУ ЕЕ ! ~ ! ! ! ! Рас. 15.7 )ДС р Рис.
153 1 ВРаи1еиие ротора ееиератсра 1! Рис. 15,9 Напряжение фазы синхронного генератора равно сумме ЭЖ, индуктируемых в фаэной обмотке тремя потокосцеплениями фс, ф „и Рсс Ф . Но физически эти потокосцепления образуют одно результирую- Р.а щее потокосцелленне с фазной обмоткой Ф = Ф, + Ф,, + ф Рас Р и Следовательно, можно считать, что напряжение между выводами фазы синхронного генератора равно ЭДС, индуктируемой результирунацим потокосцеплением ф с фазной обмоткой. Это определяет направление вектора Ф, который должен опережать по фазе вектор () = = Е на 90', Направление векторов Ф и Ф совпадает с напраале- Рзс Р.и пнем вектора У . Углы и сдвига фаз между векторами () и Ес и между векторами Ф и Фс равны между собой. Значение угла сдвига фаз В принято отсчитывать от направления векторов Ес и Фе. Для синхронной машаны, работающей в режиме генератора, значение этого угла всегда меньпи нуля (д < О) .
Сдвигу фаз д между векторами потокосцеплений соответствует пространственный сдвиг на угол В('р межцу осями полюсов ротора и направлением результирующего магнитного поля синхронного генератора (рис. 15.9) . Действующее значение результирующего потокосцеллення с фазной обмоткой синхронного генератора, подключенного к электрической системе больпюй мощности (7 = сонат, — постоянная величина (Ф = = солят) и не зависит от нагрузки. 476 1в.а.
злектРОЫАГнитный мОмент И УГЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Проанализируем зависимость электрической мощности Р и электромагнитного момента М синхроиного генератора от угла д < О. Для этого воспользуемся векторной диаграммой на рис, 15.8. Электрическая мощность всех трех фаз синхронного генератора 115.9) Р = ЗИсоз17 = ЗЕо! соа Ро = ЗЕо!соа(Р— д). Построим лрямоугольвый треугольник, у которого Е, — гипотепуза, а 47- асть катета. Второй катет этого треугольника, противолежащий углу д, Ы оа 47 = Ео з1п ! д !; Р = ЗШсоз р = ЗЕ~Уа!и! д! 7'х. (15.10) Электромагнитный момент, создаваемый взаимодействием тока якоря с магнитным пояем ротора, связан с электрической мощностью известным простым соотношением ом где синхронная угловая скорость ротора щ = 2в460 -" 2я,ДР = 4с(р, иа основании чего зР над М = — Ео!7— ЗМ О7 х (15,11) Так как напряжение !7 и частота 7" в мощности постояииы„то мощность и хронного генератора при постоянном токе возбужделиа зависят только от угла ! д ! .
Эта зависиьюсть сипусоидальная, она называется угловой характеристикой сиихронлого гелграюра (рис. 15.10); для мощности и электромагнитного момента она отличается ллпв масштабом. электрической системе большой электромагнитный момент син- ифг и„г ий1ж *Ои~и7 в !в7! !ве! к/г я !в! 477 Рис 15.10 из той же диаграммы получаем равенство Еосоа Ч7о = 17соа р„что дает возможиость выразить электрическую мощность синхронного генера- ' тора в следующей форме: 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 увепичении создаваемого первичным двигателем вращаввцего момента (М > > М = М ) (точка 1) вследствие ускорения, сообщаемого рова~ эм1 тору, угол !О! увепичиввется. После нескольких колебаний окало значения синхронной угловой скорости равновесие вращающего момента генератора восстанавливается (М з = М, , точка 2) при новом значении угл ~О ~ >)О,!: Работа синхронного генератора устойчива при изменении угла 1В! в пределах Π— я/2.
Значению 1О! = л/2 соответствуют согпасно (15.10) и (15.11) максимальная электрическая мощность Ртах ЗЕе 1//х (15.12) и максимальный электромагнитный момент М „„,„= ЗрЕаи/ (15.13) 16.9. 17 ОБРАЗНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность ре. гулнрования его реактивного тока посредством изменения тока возбуждепия. 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 =ь7 М р эм и напряженне на шинах электрической системы (/постоянны, то значе. ния произведений сомножителей в (15З б) Усов р =/ = сопв1; Еав|п!О! = о747ев1п!В! = сонат (15.14) 47в Значение л/2 — ! О 1 определяет запас устойчивости синхронного генератора.
При углах !В! > я/2 работа синхронного генератора неустойчива. В этих условиях вращающий момент первичного двигателя М преВр вышает максимальный тормозной электромагнитный момент генератора, Избьпок вращающего момента (М >М „) создает дальнейшее ускорение ротора, что обусловливает дальнейшее возрастание 1В! н новое уменьшение тормозного момента и т, д., пока генератор не выпадает из синхронизма, Чтобы восстановить запас устойчивости в/2— — ! В1 синхронного генератора прн увеличенной нагрузке, необходимо увеличить ток возбуждения (точка 3) .
не зависят от тока возбуждения. Ошюко при изменении тока возбуждения изменяются значения создаваемого им потокосцепления с фазной обмоткой статора Фв и индуктированная этим потокосцеплением в фазной обмотке ЭДС Ев, Из уравнения электрического состояния фазы статора (!5.8) следует, что это возможно только при соответствующем изменении тока 1=1 4. ! в фазной обмотке, а именно — реактивной составляющей и. р тока 1 . При токах возбуждения меньше (больше) некоторого граничного значения 1' ( 1 (Р) (1 > 1 „(Р) ) ток синхронного генератора вгр в вгр имеет емкостную 1, (индуктивную 1 ) реактивную составляющую РС рй ч! < 0 (ч! > О) (рис. 15.1!). следовательно, при недовозбужденни (перевозбуждении) реактивная мощность генератора имеет емкостный ((2с = = -- 3 Шр е) (и!щУхтивпый(!е!. = 3 (У!Рс)) характер.
Если синхронный генератор подключен к электрической системе большой мощности У = сонат, то его эквивалентную схему замещения можно представить в виде параллельного соединения двух источников тока; источника активной составляквцей тока генератора, зависнщей от врюцаюшего момента первичного двигателя, 1 (М ), и источника реактивной составляющей тока генератора, зависящей от момента врацюния первичного двигателя и тока возбуждения, ! (1, М ), р в* вр' Зависимость тока статора от тока возбуждения1 (1 ) при постоянном вращаквцем моменте первичного двигателя М = сопв1 называется вр Уобразной характеристикой еинхро!!ного генератора (рис.
15Л2) . При некотором малом значении тока возбуждения угол ! й ! (рис. 15.10) может превысить значение я/2 и устойчивость работы синхронного генератора нарушится. Чем больше значение активной мощности синхронного генератора, тем прн больших значениях тока возбуждения наступит потеря устойчивости. На рнс. 15.12 граница устойчивости синхронного генератора показана штриховой линней„ ссср езс Ев <г! ем Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
