2. Системы возбуждения генераторов. Назначение. Требования к системам возбуждения.

В зависимости от источников энергии, используемых для питания постоянным током обмотки ротора, системы возбуждения подразделяют на группы: - электромашинное возбуждение с возбудителем постоянного тока; - электромашинное возбуждение от генератора переменного тока с преобразованием его в постоянный ток; - самовозбуждение путем преобразования части электрической энергии переменного тока турбогенератора в энергию постоянноготока. Ко всем системам возбуждения предъявляют следующие важные требования: устойчивое автоматическое регулирование тока возбуждения в любых режимах, в том числе и при авариях в энергосистемах; быстродействие и обеспечение форсировки возбуждения (потолочное напряжение возбуждения для турбогенераторов должно быть не менее 2—2,5 от номинального значения); быстрое гашение магнитного поля без появления перенапряжений в обмотке возбуждения при оперативных отключениях генератора, а также в случае аварий в генераторе. Конструкцию устройств и элементов входящих в схему возбуждения, рассчитывают с учетом перечисленных требований, выполнение которых позволяет улучшить работу не только турбогенератора, но и энергосистемы в целом.

Рис. 1.3. Контактная (а) и бесконтактная (б) системы электромагнитного возбуждения синхронных генераторов.

Рис. 1.4. Принцип самовозбуждения синхронных генераторов

3. Угловая характеристика активной мощности с.Г.

. (7.2)

Угловая характеристика синхронной машины показана на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Угловая характеристика синхронной машины

Характеристика электромагнитного момента генератора повторяет характеристику мощности в соответствующем масштабе, так как

(7.3)

При увеличении угла согласно характеристике повышаются отдаваемая активная мощность и момент на валу генератора.

Момент механической силы изменяется посредством воздействия на регуляторы турбины в сторону увеличения впуска рабочего тела, поступающего в турбину. Обозначим через количество рабочего тела, тогда можно представить изменение режима в следующем виде

.

Возрастание угла продолжается до тех пор, пока активная нагрузка генератора не увеличится до размеров уравновешивающих мощность турбины.

Повышение активной мощности при неизменном токе возбуждения приводит к уменьшению реактивной мощности. Реактивная мощность может изменить знак, и тогда машина, генерируя активную мощность, потребляет реактивную из сети.

Длительная работа машины возможна только при таких , при которых возрастание угла сопровождается увеличением тормозящего момента (активной мощности) на валу машины. Это необходимо для того, чтобы могло восстановиться равновесие между мощностью турбины и мощностью турбогенератора, если оно почему-либо нарушится. При неизменном и такое условие соответствует требованию, чтобы первая производная по углу была больше нуля

. (7.4)

Эту мощность называют синхронизирующей. Условие выполняется, если генератор работает на восходящей части характеристики . Максимальный угол , соответствующий максимальной мощности называют пределом статической устойчивости генератора. Чем больше ток возбуждения, тем больше и соответственно тем больше возможная по условию устойчивой работы наибольшая длительная нагрузка (см. рисунок 3.2).

При отрицательных углах угловая характеристика представляет собой зависимость мощности на валу генератора от в режиме двигателя.