3. Контрольні завдання та запитання

1. Які існують конструктивні типи синхронних машин? Чим вони відрізняються?

2. Із яких основних частин складається синхронна машина? Як називаються ці частини?

3. Яким струмом живиться обмотка збудження синхронної машини?

4. З якою метою на роторі СГ розташовують короткозамкнену обмотку?

5. Яка частина синхронного генератора називається якорем?

6. Які основні характеристики синхронного генератора?

7. Чому характеристика холостого ходу нелінійна, а характеристика короткого замикання має лінійну залежність?

8. Чим пояснюється те, що зовнішні характеристики синхронного генератора при різних характерах навантаження виглядають по-різному?

9. Зобразіть зовнішні характеристики синхронного генератора при різних характерах навантаження (виходять із однієї точки при холостому ході; проходять через одну точку при номінальному струмі).

10. Чому при знятті регулювальної характеристики зі збільшенням струму статора струм збудження треба зменшувати при активно-ємнісному навантаженні, а при активно-індуктивному  збільшувати?

11. Як діє реакція якоря у синхронному генераторі при ємнісному навантаженні і як при індуктивному?

12. Що таке зміна напруги синхронного генератора?

13. Які переваги та недоліки мають синхронні двигуни порівняно з асинхронними?

14. Який вигляд має характеристика синхронного двигуна?

15. Як відбувається процес пуску синхронного двигуна?

16. Які електричні машини називаються синхронними компенсаторами?

Лабораторна робота 2с паралельна робота синхронного генератора з потужною мережею

Мета роботи: вивчити способи увімкнення синхронного генератора на паралельну роботу з потужною мережею; здійснити увімкнення; зняти U-подібні характеристики СГ.

Теоретичні відомості

Потужна мережа характеризується сталими напругою та частотою ( , ). Це означає, що сумарна потужність усіх підключених до мережі синхронних генераторів (СГ) значно більша, ніж потужність генератора, що підключається, і тому будь-яка зміна його режиму роботи не може вплинути на частоту та напругу мережі.

Увімкнення синхронних генераторів на паралельну роботу з потужною мережею проводиться методами точної синхронізації та самосинхронізації.

Метод точної синхронізації вимагає виконання таких умов:

1. ЕРС генератора, що підключається, повинна дорівнювати напрузі мережі;

2. частота генератора повинна дорівнювати частоті мережі ;

3. чергування фаз генератора та мережі повинно бути однаковим;

4. ЕРС генератора повинна бути спрямована у напрямі до напруги мережі (ЕРС генератора і споживач повинні бути направлені однаково).

Рівність напруг і частот синхронного генератора, що підключається, і мережі перевіряється по вольтметру та частотоміру (рис. 2С.1).

Рис. 2С.1

Зсув напруг синхронного генератора та мережі, а також правильність чергування фаз визначаються за допомогою синхроноскопів – лампових та електромагнітних (стрілкових).

Найпростіший синхроноскоп збирається із трьох ламп за схемою «на погашення» (рис. 2С.2а) або «обертання вогню» (рис. 2С.2б).

У схемі, зображеній на рис. 2С.1, ламповий синхроноскоп підключено «на обертання вогню». Ця схема за повної різниці частот ( та ) дає почергово загорання та гасіння ламп, що створює, якщо лампи розташувати по колу, ефект «обертання вогню».

Напрямок «обертання вогню» залежить від того, яка із частот більша. Тому за напрямком «обертання вогню» можна визначити, треба збільшувати чи зменшувати частоту обертання СГ для наближення його до синхронізму.

а	б

Рис. 2С.2

На рис. 2С.2 показані векторні діаграми ЕРС генератора та напруг мережі у момент синхронізації для увімкнутого лампового синхроноскопа за схемою «на погашення» (рис. 2С.2а) та «на обертання вогню» (рис. 2С.2б). Сума векторів, до кінців яких умовно приєднані лампи, дає напругу на затискачах відповідної лампи.

Момент синхронізації при увімкненні ламп «на обертання вогню» є наслідком погашення ламп, увімкнутих у розрив фази, та однакового горіння двох ламп, увімкнутих «навхрест».

Якщо при включенні ламп «на обертання вогню» вони будуть одночасно загоратися та гаснути, то це вказує на неоднакове чергування фаз синхронного генератора та мережі. У такому випадку треба поміняти місцями будь-які два проводи, що з’єднують генератор (або мережу) і затискачі рубильника Q2. Стрілка електромагнітного синхроноскопа обертається зі швидкістю, яка визначається різницею частот та .

Увімкнення на паралельну роботу проводиться у момент, коли стрілка розміститься вертикально догори.

Метод самосинхронізації (або грубої синхронізації) дозволяє увімкнути синхронний генератор на паралельну роботу за дуже короткий час. За цим методом генератор доводять до частоти обертання, близької до синхронної (допускається відхилення на 2-3 %).

У незбудженому стані (обмотка збудження (ОЗ) синхронного генератора замкнута на додатковий опір і тому напруга генератора дорівнює нулю) генератор підключається до мережі, після чого в ОЗ подається струм і генератор сам втягується у синхронізм.

При самосинхронізації виникає кидок струму. Метод самосинхронізації дозволяється застосовувати, якщо цей кидок не є більшим у 3,5 рази, ніж номінальний струм генератора.

Після ввімкнення СГ у мережу, якщо всі умови виконуються, синхронізація його ЕРС дорівнює за величиною і протилежна за напрямком напрузі мережі. Тому струм у колі якоря генератора дорівнює нулю, тобто генератор працює без навантаження.

Для аналізу властивостей СГ при паралельній роботі його з мережею розглядають два режими:

1. при незмінному струмі збудження та змінному моменті на валу, тобто та . Зміна моменту призводить до зміни кута навантаження і, отже, активної потужності, яка віддається генератором у мережу (див. кутові характеристики генератора);

2. при струмі збудження, що змінюється, та сталому моменті на валу генератора, тобто та . Зміна струму збудження викликає зміну тільки реактивної складової струму якоря (активна складова є сталою).