Электротехника Касаткин (967630), страница 82
Текст из файла (страница 82)
15.12 Рис. !5.! ! 429 Если вращающий момент первичного двигателя равен нулю (М вр = 0), то, пренебрегая всеми видами потерь, можно считать, что ток синхронного генератора реактивный (рис,!5.12, Р=О): Š— гх 140))хе(1 ) — г) Х ХХ ) = Х ХХ ) (15.15) Р Ток генератора в этом случае зависит линейно от тока возбуждения.
Линейность эавнснмостн 1) (1 ) нарушается лишь прн больших значениях тока возбуждения вследствие насьпцения магнитопровода машины. 1Б.10. РЕГУЛИРОВАНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОШНОСТЕЙ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Активная мощность Р = ЗИ синхронного генераторе, подключенного к системе большой мощности (1 = сопв1, регулируется мощностью первичного двигателя Р„,„= ш М . При увеличении мощности первичного двигателя, т. е, вращающего момента первичного двигателя М р (паровой млм гидравлической турбины), увеличивается активная составляющая тока генератора 1, (М ), одновременно с этим увеличивается н угол ! д 1, что понижает запас устойчивости я)'2 — ! В ! гене.
раторв, йля того чтобы синхронньш генератор не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо увеличивать ток возбуждения. Промышленные синхронные генераторы электрической энергии снабжены специальной регулирующей аппаратурой, прн помощи которой прн изменении активной мощности генератора обес. печнвается требуемый запас устойчивости. Реактивная мощность синхронного генератора (г = ЗИагпгх, подключенного к системе больлюй мощности (1 = солв1, при постоянной активной мощности Р = сопв1 регулируется изменением тока возбужде. ния 1 .
Если значение тока возбуждения равно 1 „(Р), то реактивная в.гр мощность синхронного генератора равна нулю. При значениях тока возбуждения ! > 1 „(1 < 1 „) реактивная мощность синхронного в.гр в в.гр генератора имеет индуктивный ((г = ЗИ,с ) (емкостный ((,Р рс -- -3 1)1рс)) характер, Обычно режим возбуждения синхронных генераторов соответствует индуктивной реактивной мощности, необходимой для работы асин. хронных двигателей. 1В,11. ВКЛЮЧЕНИЕ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА НА ЛАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ С СИСТЕФВЗЙ Включение синхронного генератора на параллельную работу с снстеьюй связано с рядом трудностей. Применяются два способа такого включения; точная синхронизация и самосинхронизация.
480 Рис. ! 5.1 3 ГСйсюеиа~ 1 ! ! Рис. 15Л4 Сущность метода самосилхроиизации состоит в том, что генератор включается на сеть без возбуждения, когда его частота вращения отличается от синхронной на 2 — 3%. Обмотка ротора (обмотка возбуждения) во время такого включения должна быть замкнута некоторым резистором нли накоротко.
После включения генератора обмотка ротора подключается к источнику постоянного тока возбуждения и генератор сиихронизируется под действием электромагнитных снл, Так как в момент включения частота вращения генератора не равна синхронной и он не возбужден, то возникает скачок тока в каждой'Ьб. мотке статора; значение этого крапсовременного тока может в несколько раэ превышать номинальный ток генератора, Но, как показывает опьп, ни скачок тока, ни возникающие при этом механические усилия на валу генератора не опасны для агрегата (турбогенератора или гидро- генератора).
Метод самосннхронизапии применяется для генераторов моп1ностыо до 50 МВ А. После включения генератора иа параллельную работу с системой больлий мощности прн всяком случайном отклонении от синхронного вращения в обмотке статора генератора возникают дополнительные таки. Их взаимодействие с магнитным полем ротора создает дополнительные силы, восстанавлнвапяцне синхронное вращение. 482 15.12. УРАВНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ, СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ И ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ФАЗЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В отличие от синхронного генератора в синхронном двигателе ось полюсов ротора отстает от оси полюсов вращающегося магнитного поля статора (см.
рис. 15,3, 6) . Возникающий при этом электромагнитный момент равен противодействующему тормозному моменту на валу двигателя М =М, В синхронном двигателе электрическая энергия пре- ти тар' образуется в механическую. На рис. 15 15 приведена схема замещения фазы синхронного двигателя„подключенного к электрической системе больпюй мощности 0= сопа1. Эта схема замещения совпадает со схемой заьющения фазы синхронного генератора, подключенного к системе больной мощности (см. рис, 15.7), с той разницей, что в первом случае электрическая энергия поступает из системы в двигатель, а во втором случае — из генератора в систему. Г саещеиа 11 ~~дааеап ееь! 1 уа .1 1 те с=В ! 1 Рис.
15.15 Рис. 15.!б Из схемы замещения (рис. 15.15) следует уравнение электрического состояния фазы синхронного двигателя б = и —.!Ы, (15.16) гпвЕа =!еа'ра, х=х +х совнадаютпосвоемуфизичсскомусмыслу рис с с аналогичными понятиямн, обсуждавшимися при анализе синхронного генератора (см. 1 15 4) . Уравнению электрического состояния (15.16) соответствует векторная диаграмма фазы синхронного двигателя на рис.
15.16. На векторной дИаграмме сдвиг фаз О соответствует ееомегрическому углу между осью полюсов ротора н осью результирующего магнитного поля синхронного двигателя, деленному на число пар полюсов (как и у генератора). Но для синхронной машины, работающей в режиме двигателя, значение угла (! всегда больше нуля. те.тз. электромдгнитныя момент и тгловАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Электрическая мощность трехфазного синхронного двигателя определяется, как и мощность трехфазного синхронного генератора (см.
(15.9) 1: (15.17) Р м З(д р = ЗЕ~7 зчэ, = ЗГ~7соз(тг — 0), где для синхронного двигателя 0 > О, Преобразуя (15,! 7) аналогично (15.9) и учитывая, что д > О, получаем выражение для электромагнитного момента синхронного двигателя, совпадавшее с выражением электромагнитного момента снп. хронного генератора (! 5. ! 1): Зр иод М = — Еои —. (15.! 8) Так как механическая мощность синхронного двигателя Р =Р = мох =М ьэ,то,учитывая (!5.!8),имеем эм Р' иод Рм.„= Р = З(Г7 Р = ЗР„и— (15 19) Напряжение (Г н частота Ро в электрической системс большой мощности — постоянные величины. Учитывая это обстоятельство, можно сделать вывод, что значения электромагнитного момента М и мощности Р эм синхронного двигателя, подкпкиснного к такой системе, при постоянном токе возбуждения У = сола! зависят только от угла д.
Такие завив симости М (0) и Р(0) называются угловыми характеристиками синхронного двигателя н имеют вид, аналогичный угловым характеристи. кам синхронного генератора на рис. 15,! О. Угловые характеристики позволяют анализировать процессы в синхронном двигателе лри изменении нагрузки. При увеличении тормозного момента нз валу сипхронного двигателя М > М, = М торэ тор! эм! частота вращения ротора машины уменьшается и значения угла 6 и электромагнитного момента М начинают возрастать. Равновесие торэм мозного и электромагнитного моментов восстановится (М =М ) через некоторый промежуток времени прн новом значении угла д > > д,. Для того чтобы сохранить запас устойчивости я/2 — д при возроспим тормозном моменте, псобходимо увеличить ток возбужденря, 1Б.14.
О.ОБРАЗНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Значение тока возбуждения влияет не только на запас устойчивости синхронного двигателя„по и на его реактивный ток. Чтобы проанализировать эту зависимость, воспользуемся векторной диаграммой фазы 484 синхронного двигателя, подключенного к системе большой мощности 0 = сонат, приведенной на рис. 15,!6. При постоянном тормозном моменте на валу синхронною двигателя М = М м его мощность Р = тор ам = М мш .
постоанна, следовательно, из (15Л8) и (15Л9) значения вм р. пРоизвелений сомножителей Еоа1пд = огчгоз1ло = сопят и 1соз Р м1 сонат всегда посгоянны н не зависят от тока возбуждения. На рис. 15Л7 приведена совокупность векторных диаграмм фазы снн. хронного двигателя с постоянным тормозным ьюментом М сонат тор прн различных токах возбуждения 1 = чаг. При уменьшении тока возбуждения 1 (потокосцепления возбуждения гро) угол д возрастает до тех пор, пока злектромагнитньш момент по (15.18) станет меньше тормозного момента и синхронный двигатель потеряет устойчивость.
Из векторных диаграмм следует, что значение тока статора синхронного двигателя 1 =1 + ! и его сдвиг по фазе р относительно на° в пряження системы Узависят от тока возбуждения 1,. При токах возбуждения, меньших (больших) некоторого граничного значения 1 < < 1, (Р) (1в > 1 (Р)), ток статора ! имеет индуктивную 1 в,гр р!. (еьаюостяую 1 с) реактивную составляющую ага > О (р < О). СледорС г вательно, при недовозбужденни (перевозбуждении) реактивная мощность синхронного двигателя имеет индуктивный 0 = ЗИ (ем.
А рв костный Дс= — 3 Ирс) характер. В соответствии с этим фазу синхронного двигателя, подключенного к электрической сисгеме большой мощности, можно представить в таило эквивалентной схемы замещения, состояп1ей из параллельного соединения эквивалентного резистивного элемента, сопротивление которого зависит от тормозного момента г(М ) = Ц1, н эквивалентного интор а' дуктивного (емкостного) элемента, индуктивность (емкость) кото- 1раг ~раа1 рм Уг Рва, 15 17 Усом)а 1и 1в, Р1Р1 1Й Рао.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
