2.1.2. Характеристика электрического генератора и расчет параметров
Общая характеристика ЭГ.
Основная особенность ЭГ ВЭУ по сравнению с турбогенераторами традиционных электростанций - тепловых (ТЭС) и гидроэлектростанций (ГЭС) - заключаются в трудности стабилизации частоты вращения ВТ - ΩВТ (рис.2.1.) при случайном характере скорости ветра. Обеспечить стандартную частоту тока f трехфазного синхронного ЭГ, обычно применяемого в составе турбогенераторов ТЭС и ГЭС, возможно только при точной стабилизации ΩВТ .
Кроме того, частота вращения ВТ - ΩВТ значительно ниже обычно принимаемых значений синхронной частоты вращения ЭГ- Ω0. По этой причине в составе ВЭУ, во-первых, применяют редуктор Р между валом ВТ и валом ЭГ, а, во-вторых, редко используют синхронный ЭГ.
Как известно, для синхронных ЭГ необходимо строго поддерживать синхронную частоту вращения Ω0, связанную с частотой тока ω = 2πf и числом пар полюсов р ЭГ соотношением
(2.10)
Частота вращения ВТ - ΩВТ зависит от скорости ветра V и поддерживается постоянной от начальной скорости VНАЧ включения ВЭУ до максимальной рабочей скорости VМАКС. за счет изменения угла атаки α между направлением скорости ветра и лопастью ВТ. Для современных ВЭУ диапазон рабочих скоростей V составляет – от 2,5 до 25 м/c.
В настоящее время на большинстве ВЭУ используются трехфазные асинхронные генераторы, поскольку они менее чувствительны к стабильности частоты вращения ЭГ- ΩЭГ в пределах допустимых величин скольжения s, равных
ΩЭГ = Ω0 [1 – (- s )] = Ω0 (1 + s ) (2.11)
где скольжение s равно
(2.12)
Скольжение s в генераторном режиме асинхронной машины является отрицательной величиной, так как генераторный режим возможен при частоте вращения вала ЭГ ΩЭГ > Ω0 .
Большинство трехфазных асинхронных ЭГ в составе ВЭУ выполняются с коротко-замкнутым ротором.
В КР предусмотрено применение асинхронного короткозамкнутого ЭГ с числом пар полюсов р = 2 при частоте тока f = 50 Гц. Синхронная частота вращения Ω0 (рад./с) и число оборотов (об. /мин) в этом случае равны:
рад./с;
об./мин.
2.1.3. Расчет параметров электрического генератора в составе вэу
Для ВЭУ мощностью РНОМ.ВЭУ выбирается трехфазный асинхронный ЭГ с короткозамкнутым ротором, частота 50 Гц.
Исходные данные ЭГ
1.Номинальная мощность РНОМ.ЭГ = 1,05 РНОМ.ВЭУ , кВт
2.Номинальное линейное напряжение статорной обмотки UЛ.НОМ = 0,69 кВ = 690 В.
3.КПД в номинальном режиме ηНОМ = 0,93.
4.Сos φ1 (без компенсации) приведены в табл.2.1.
Таблица 2.1. Значения Сos φ1 в зависимости от отношения мощностей ЭГ P/PНОМ
P/PНОМ |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
Сos φ1 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
Номинальный фазный ток I1НОМ
(2.13)
Диапазон изменения скольжения и частота вращения вала ЭГ в этом диапазоне.
Минимальное скольжение sМИН = (-0,002)
(2.14)
Номинальное скольжение sHOM = (-0,009)
(2.15)
Критическое скольжение sКРИТ = 2 sHOM = (-0,018)
(2.16)
Включение
ЭГ при n ≥ nМИН
, об/мин. Выключение ЭГ при n
(0,8…0,9)nкрит
,об/мин.
Номинальный момент на валу ЭГ
,
Нм (2.17)
,
рад./с (2.18)