Контрольна розрахункова робота № 3 Визначення перевантажувальної здібності турбогенератора та оперативні дії при його перевантаженні

2.2.3. Відповісти на питання

1) Пояснить призначення синхронних генераторів. Пояснить в яких режимах може використовуватися синхронний генератор, як перейти із режиму синхронного генератора в режим синхронного двигуна. На яких електростанціях і навіщо це використовується? Вкажіть особливості конструкції роторів синхронного генератора, які використовують на теплових (в тому числі, атомних) електростанціях, на гідроелектростанціях? Пояснить, чому конструкції роторів цих генераторів різні.

2) Намалюйте ескізи явно- і неявнополюсного роторів. Опишіть їх конструкцію, вкажіть, які матеріали використовують для їх виготовлення.

3) Опишіть способи збудження синхронних турбогенераторів.

4) Пояснить, що таке точна і груба синхронізація (самосинхронізація). Вкажіть вимоги включення синхронного генератора на паралельну роботу з мережею при точній синхронізації.

5) Які дії Ви повинні виконати, якщо на турбогенератор Вашої станції різко наросло навантаження?

2.2.4. Виконати завдання

Побудуйте кутову характеристику трифазного явнополюсного синхронного генератора за даними, приведеними в таблиці 6.

Таблиця 6. Дані для трифазного синхронного генератора

№№ варіантів	UsN, кВ	cos , в.о.	Еo*= Еo/UsN в.о.	Хq, Ом	Хd, Ом	ψN, ел.град.	Схема з’єднання обмотки статора
1	6	0,90	1,2	4,21	6,42	52	Y
2	0,4	0,91	1,33	0,935	1,42	54	Y
3	10	0,92	1,31	5,35	8,82	53	Y
4	6	0,93	1,24	2,48	3,82	52	Y
5	6	0,90	1,22	3,12	5,04	54	Y
6	0,4	0,89	1,16	5,20	7,46	54	
7	0,4	0,89	1,20	4,02	6,18	52	Y
8	6	0,90	1,33	2,12	3,44	53	Y
9	6	0,91	1,37	1,96	3,12	52	Y
10	10	0,90	1,30	5,00	7,36	54	Y
11	10	0,91	1,44	3,18	6,84	50	Y
12	6	0,92	1,20	5,10	7,44	51	Y
13	6	0,93	1,35	4,18	6,54	52	Y
14	6	0,92	1,22	5,24	7,85	54	Y
15	0,23	0,91	1,35	3,36	5,68	55	
16	0,4	0,90	1,48	5,12	8,20	54	Y
17	0,4	0,89	1,22	6,30	9,20	54	
18	0,66	0,88	1,33	6,04	9,28	52	
19	0,66	0,89	1,32	4,12	6,64	54	
20	6	0,90	1,38	5,20	8,10	55	Y
21	10	0,91	1,20	4,32	6,56	52	Y
22	10	0,92	1,34	6,12	9,43	54	Y
23	6	0,91	1,2	4,11	6,42	52	Y
24	0,4	0,88	1,33	2,35	4,12	54	Y
25	10	0,94	1,31	4,35	6,82	53	Y
26	6	0,90	1,24	2,18	3,62	52	Y

По отриманій кутовій характеристиці розрахуйте коефіцієнт перевантаження синхронного генератора. Порівняйте цю кутову характеристику з характеристикою трифазного неявнополюсного синхронного генератора. Пояснить, чому вони різні?

Методичні вказівки для рішення задачи 3

Кутова характеристика синхронного генератора для явнополюсного і для неявнополюсного генераторів розрізняється тому, що у генераторів з явнополюсними роторами Х_q <X_d, а у генераторів з неявнополюсними роторами Х_q = X_d.

У синхронних машин М_em ~ Р_em, тому, що у них синхронна частота обертання, тобто ω₁ = const. Кут ψ_N – це кут між векторами Е_o та током обмотки статору І_s.

Тому не важливо будувати кутову характеристику як залежність М_em = f(θ) або Р_em = f(θ). Для електроенергетики важніше потужність і тому будемо будувати залежність Р_em = f (θ):

Р_em =

Для спрощення побудови кутової характеристики рекомендовано данні розрахунків занести в таблицю, наприклад, такої форми, як наведене в таблиці 8.

Розрахуємо θ_crit: cosθ_crit = ,

де

Тоді θ_crit = arccos ( )

Таблиця 7 - Данні для побудови кутової характеристики синхронного генератора.

Параметр	Розмірність	Значення кута навантаження θ, град
		0	θN	30	60	θcrit	90	120	135	150	180
sinθ	в.о.	0		0,5	0,866		1	0,866	0,71	0,5	0
*sinθ	Вт	0									0
sin2θ	в.о.	0		0,866	0,866		0	0,866	- 1	0,866	0
	Вт	0									0
Рem = *sinθ + +	Вт	0									0

Відношення максимального електромагнітного моменту М_max к номінальному М_N (або Р_max до P_N) має назву перевантажувальна здібність синхронної машини або коефіцієнт статичного перевантаження:

для гідрогенераторів

λ = 1,7…..1,8 для турбогенераторів

λ = 2,0…..3,0 для синхронних двигунів.

На рис. 4 зображено приклад кутової характеристики синхронного генератора з неявнополюсною конструкцією ротора.

Рисунок 4 - Приклад кутової характеристики синхронного генератора

з неявнополюсною конструкцією ротора

1, 2 – складові кутової характеристики

3 – результуюча кутова характеристика явнополюсного синхронного генератора