3.7. Параллельная работа см с сетью: регулирования реактивной и активной мощности, u – образные характеристики.

На электрических станциях обычно устанавливается несколько синхронных генераторов, работающих параллельно на общую электрическую сеть, а отдельные электрические станции объединяются в мощные энергосистемы. Для включения синхронного генератора на параллельную работу с электрической сетью необходимо выполнить следующие условия:

1. Частота ЭДС подключаемого генератора должна быть равна частоте сети . Это достигается регулированием частоты вращения ротора генератора первичным двигателем.

2. ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети U и совпадать с ним по фазе.

3. Порядок чередования фаз генератора и сети должен быть одинаковым.

Включение генератора на параллельную работу с соблюдением указанных условий называется синхронизацией. Это весьма ответственная операция, так как при неправильном включении могут возникнуть недопустимо большие токи, представляющие опасность, как для самих генераторов, так и для других элементов сети. Контроль выполнения указанных условий может осуществляться с помощью лампового или стрелочного синхроноскопа.

Из уравнения эл. состояния фазы обмотки якоря , где – ЭДС на обмотке якоря, – ток якоря, – полное синхронное сопротивление.

– можно найти как: (2)

Из (2) видно, что при = constи = constток якоря можно изменить положение по фазе. Изменим положение вектора , приложив внешний момент определенного знака к валу СГ.

А) направлено согласно с направлением вращения ротора СГ

Б) направлено согласно с направлением вращения ротора

И з рисунка Б) видно, что приложение ускоряющего момента приводит к появлению тока в обмотке якоря , имеющего небольшое <φ относительно . Это будет означать, что с зажимов СГ будет сниматься мощность >0 и подаваться в приемную систему. (если пренебречь потерями якоря)

Для увеличения мощности, выдаваемо СГ в приемную систему, нужно увеличить , что будет сопровождаться увеличением

Изменим теперь знак т.е. приложим к валу ротора СГ не ускоряющий, а тормозящий момент (режим двигателя).

(в)

В этом случае появляющийся в обмотке якоря СГ ток небольшой угол φ относительно вектора напряжения приемной системы. Электрическая мощность

> 0 , и означает, что эта мощность потребляется СГ от системы (В), а не выделяется в нее, как в предыдущем случае. СМ переходит в двигательный режим, потребляя от системы мощность акт. , необходимую для придания валу ротора ускоряющ. Электромагнитного момента .

Чтобы изменить мощность СГ, добавляемую в приемную систему, следует приложить к валу ротора СГ внешний момент соответствующей величины и знака. Из ВД на рис. Б) и В) очевидно, что при ускоряющем СГ начинает выдавать в систему активную мощность тем большую, чем > . Предельное значение и определяются углом ɵ = 90 град. При ɵ = 90 град. СГ теряют синхронизм. Это аварийный режим работы, когда по обмотке якоря могут протекать значительный токи. Следует по возможности быстро устранить этот режим.

На рисунке А) представлена ВД включенного на параллельную работу СГ с током таким, когда (режим холостого хода). =0.

А) Б)

__

Из ВД на рис. Б) Для случая на рис. А) следует, что по обмотке якоря потечет ток , опререж. Напряжение на зажимах генератора на 90 град. Протекание этого тока приведет к появлению реакции якоря, имеющей в данном случае продольный подмагничивающий характер. Т.е. Фа будет направлено по продольной оси α и совпадать по направлению С Фв.

В силу того, что по отношению к напряжению системы бесконечной мощности имеет отстающий характер, можно утверждать что в режиме (невозбуждение) СГ начинает потреблять реактивную мощность тем большую, чем < . Из ВД на рис. В), построенном для случая , видно, что в этом случае в обмотке якоря появляется чисто реактивный ток, имеющий отстающий инд. Характер по отношению к (например на зажимах СГ).

В)

Физически объяснить протекание индукт. Тока по якорю в этом случае можно тем, что для того, чтобы на зажимах СГ получить напряжение , необходима размагничивающая реакция якоря.

Если рассчитать характер тока по отношению к (т.е. напряжению системы), то можно увидеть, что ток имеет емкостный характер, что означает, что будучи перевозбужденным, СГ выдает реактивную мощность Q в систему.

U – образные характеристики представляют собой зависимость Ia(Iв), при условии, что Рэ≈Рэм=const. Очевидно что вместе с изменением тока Iа, будет меняться и cosϕ. Для построения U – образной характеристики для некоторого значения Рэ=mU₁ Iacosϕ=const(Iacosϕ=const.Т.к. U₁=const)воспользуемся векторной диаграммой позволяющий найти ф_рез =ф_а +ф_в=const(в силу U₁ =const) Из

Векторная диаграмма ненагру-женного синхронного двигателя при питании от сети бесконечной мощности: а — э. д. с. E0 равна напряжению U сети; б — э. д. с. E0 больше напряжения U; в — э. д. с. E0 меньше напряжения U