Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Электроника

Нагрузка генератора, включенного на параллельную работу.  Просмотрен 1197

Обычно совместно на одну сеть работают несколько синхрон­ных генераторов и мощность любого из них намного меньше сум­марной мощности всех остальных генераторов. Будем считать, что синхронный генератор подключают на параллельную работу сдругими генераторами, суммарная мощность которых настолько велика по сравнению с мощностью подключаемого генератора, что при любых изменениях параметров этого генератора напряжение сети и ее частота остаются неизменными.

Рисунок 39 – Векторные диаграммы синхронного генератора, включённого на параллельную работу в сеть большой мощности:

а – при работе без нагрузки; б – при работе с нагрузкой

 

После подключения генератора в сеть при соблюдении всех ус­ловий синхронизации его ЭДС равна по значению и противоположна по фазе напряжению сети (рисунок 39, а), поэтому ток в цепи генератора равен нулю, т. е. генератор работает без нагрузки. Механическая мощность приводного двигателя P1 в этом случае полностью затрачивается на покрытие потерь х.х.: .

Отсутствие тока в обмотке статора синхронного генератора приводит к тому, что обмотка статора не создает вращающегося магнитного поля и в генераторе действует лишь магнитное поле возбуждения, вращающееся вместе с ротором с угловой частотой , но не создающее электромагнитного мо­мента.

 

 

 

Рисунок 40 – К понятию об электромагнитном моменте синхронного генератора

 

Если же увеличить вращающий момент приводного двигателя , то ротор машины, получив некоторое ускорение, сместится относительно своего первоначального положения на угол в на­правлении вращения. На такой же угол окажется сдвинутым вектор ЭДС генератора относительно своего положения, соответствующего режиму х. х. генератора (рисунок 39, б). В результате в цепи статора появится результирующая ЭДС , которая создаст в цепи обмотки статора генератора ток I1. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора и считать сопротивление этой обмотки чисто индуктивным, то ток , отстает по фазе от на угол 90° (рисунок 39, б) и отстает по фазе от ЭДС на угол .

Ток I1 создает магнитное поле, вращающееся синхронно с ротором и создающее вместе с полем ротора результирующее магнитное поле синхронной машины. Ось этого результирующего поля d'—d' не совпадает с продольной осью полюсов ротора d – d: в синхронном генераторе ось полюсов ротора d - d опережает ось результирующего поля машины d-d на угол (рисунок 40, а).

Известно, что разноименные магнитные полюсы взаимно притягиваются, поэтому между намагниченными полюсами ротора и неявно выраженными полюсами вращающегося поля статора возникают силы магнитного притяжения (рисунок 40, б).

Вектор это и силы на каждом полюсе ротора, направленный под углом к оси полюса, имеет две составляющие: – нормальная составляющая, направленная по оси полюсов, и – тангенциальная составляющая, направленная перпендикулярно оси полюсов ротора. Совокупность тангенциальных составляющих F1 на всех полюсах ротора создает на роторе синхронного генератора электромагнитный момент, направленный встречно вращающему­ся магнитному полю:

 

,

 

где D2 – диаметр ротора.

Из полученного выражения следует, что электромагнитный момент синхронной машины является синусоидальной функцией угла и может быть представлен выражением

 

,

 

где Мmax – максимальное значение электромагнитного момента, соответствующее значению угла = 90 эл. град.

Электромагнитный момент М, возникающий на роторе генератора направлен встречно вращающему моменту приводного двигателя , т. е. он является тормозящим моментом. На преодоление этого момента затрачивается часть мощности приводного двигателя, которая представляет собой электромагнитную мощность

,

 

где – угловая частота вращения ротора.

Таким образом, с появлением тока I1 в обмотке статора синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, генератор получает электрическую нагрузку, а приводной двигатель (турбина, дизельный двигатель и т. п.) получает дополнительную механическую нагрузку. При этом механическая мощность приводного двигателя расходуется не только на покрытие потерь х. х. генератора , но и частично преобразуется в электромагнитную мощность генератора Рэм, т. е.

.

 

Следовательно, электромагнитная мощность синхронного ч тора представляет собой электрическую активную мощность, преобразованную из части механической мощности приводного двигателя:

.

 

Что же касается активной мощности на выходе синхронного генератора , отдаваемой генератором в сеть, т.

е.

 

,

то она меньше электромагнитной мощности Рэм на значение, равное сумме электрических потерь в обмотке статора и добавочных потерь при нагрузке

.

 

Следовательно, мощность на выходе синхронного генератора, (активная нагрузка) при его параллельной работе с сетью регулируется изменением вращающего момента приводного двигателя:

 

,

где – угловая синхронная скорость вращения ротора синхронной машины, рад/с.

Если разделить на угловую частоту , то получим уравнение моментов

.

 

Из этого уравнения следует, что вращающий момент ,развиваемый приводным двигателем на валу генератора, равен сумме противодействующих моментов: момента х. х. ,обусловленного потерями х. х. и электромагнитного момента М, обусловленного нагрузкой генератора.

Момент х. х. для данного генератора постоянен ( = соnst), поэтому нагрузка синхронного генератора возможна лишь за счет вращающего момента приводного двигателя, когда его значение превышает момент х. х., т. е. при .

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задание лабораторной работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Состав электрической схемы соединений (рисунок 41):

G1 – трехфазный источник питания;

G2 – источник питания двигателя постоянного тока;

G3 – возбудитель синхронной машины;

G5 – преобразователь угловых перемещений;

G6 – машина переменного тока;

М2 – машина постоянного тока;

А2 – трехфазная трансформаторная группа;

А6 – трехполюсный выключатель;

А17 – блок синхронизации;

Р2 – измеритель мощностей;

Р3 – указатель частоты вращения;

Р4 – измеритель напряжений и частот.

 

 

Рисунок 41 – Электрическая схема соединений

 

 

Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.

Синхронный генератор G6 связан с сетью (источником G1) через блок синхронизации А17, трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

С помощью измерителя Р2 контролируются активная и реактивная мощности, развиваемые испытуемым генератором G6.

С помощью измерителя Р4 контролируются напряжения и их частоты со стороны генератора G6 и со стороны электрической сети.

 

Предыдущая статья:Способ самосин­хронизации. Следующая статья:Задание.. - Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от..
page speed (0.0151 sec, direct)