ИЭ (13.03.02) / Лекции / 7. Синхронные машины

Отношение короткого замыкания (ОКЗ)

это отношение установившегося тока короткого замыкания, определенного при таком токе

продольного синхронного сопротивления, соответствующее

У многих машин , то есть

Из подобия треугольников

значение ОКЗ, определяет предельную нагрузку, которую способен нести генератор при установившемся режиме работы, причем чем больше ОКЗ, тем больше предельная нагрузка

Векторные диаграммы неявнополюсного синхронного генератора при насыщении магнитопровода

Сложившиеся методики учета насыщения базируются на использовании основных кривых намагничивания и насыщенных значений индуктивных параметров машины. Математическая модель машины с насыщенным магнитопроводом :

Диаграмма Потье при

Пусть дано Требуется определить ток

возбуждения , соответствующий номинальной нагрузке

Параллельная работа синхронных машин

Для СГ на станциях параллельная работа дает маневр при колебаниях нагрузки, при плановом ремонте, увеличивает надежность электроснабжения в случае аварии. Сама электрическая сеть может быть эквивалентом синхронного генератора

бесконечной или конечной мощности, поэтому работу СД, питаемых сетью, можно также рассматривать как параллельную работу синхронных машин

Включение синхронных генераторов на параллельную работу

1.Способ точной синхронизации позволяет подключить СМ к сети так, что ни сеть ни синхронная машина могут не почувствовать факта подключения, и ток между сетью и машиной после ее подключения протекать не будет.

Точная синхронизация проводится при соблюдении следующих условий:

3)порядок следования фаз у СМ и сети одинаковый;

4)полярности СМ и сети одинаковые.

Выравнивание ЭДС и напряжения сети (условие 1) производится путем регулирования тока возбуждения синхронной машины. Выравнивание частот (условие 2) происходит путем регулирования частоты вращения приводного двигателя.

Порядок следования фаз сети соответствует прямой последовательности.

ЭДС фаз подключаемой синхронной машины должна иметь ту же последовательность,

иначе токи статора, созданные сетью и ЭДС e , образуют в зазоре машины магнитные поля, вращающиеся в разных направлениях.

Синхронизация с помощью лампового синхроноскопа

Векторные диаграммы

а). На потухание огня б). На вращение огня напряжений сети и генератора при

идеальных условиях включения на параллельную работу

При одинаковом порядке следования фаз в схеме а) все три лампы зажигаются и гаснут одновременно, а в схеме б) – по очереди, создавая эффект вращения света.

Для того, чтобы изменить порядок следования фаз следует поменять местами точки подключения двух силовых проводов с любой стороны, оставляя схему включения ламп неизменной.

Будем рассматривать сеть бесконечной мощности, т.е.

Уравнение напряжения неявнополюсной синхронной машины при

По подключения к сети методом точной синхронизации в идеале, при покрытии всех потерь приводным двигателем, имеем:

и ток в статоре отсутствует

Векторная диаграмма СМ после подключения к сети по методу точной синхронизации

Если напряжение сети равно номинальному напряжению, то ток возбуждения машины будет равен , согласно характеристике холостого хода.

2. Способ грубой синхронизации или самосинхронизации применяется для быстрого

подключения СМ к сети. Ротор не возбужденной машины разгоняется до скорости порядка 0,98 от синхронной. Затем обмотка статора подключается к сети, и сразу включается ток возбуждения, нарастающий затем с некоторой скоростью. Возникает переходный электромеханический процесс втягивания ротора в синхронизм, который сопровождается большими всплесками токов, динамических усилий и моментов, действующих на элементы машины. В результате ротор достигает синхронной скорости, а все токи установившихся значений

Синхронные режимы параллельной работы синхронных машин.

Режим синхронного компенсатора

Синхронная машина начинает воспринимать сеть как индуктивную нагрузку – потребителя (условно) реактивной мощности.

Положительная реактивная мощность отдается.

Сеть воспринимает синхронную машину как емкость – источник (условно) реактивной мощности: мощность

.

Активная мощность равна нулю.

Такой режим работы СМ называется режимом синхронного компенсатора

при перевозбуждении

Если уменьшить ток возбуждения , то ЭДС станет меньше напряжения, а возникающий ток якоря будет опережающим для синхронной машины.

Теперь машина воспринимает сеть как емкость, потребляя из нее реактивную мощность , а сеть синхронную машину — как индуктивность, потребителя реактивной мощности . Эта мощность используется в синхронной машине для увеличения магнитного потока — продольная намагничивающая реакция якоря.

Такой режим называется режимом синхронного

компенсатора при недовозбуждении.

Синхронные компенсаторы (СК) применяются для повышения коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения. Синхронные компенсаторы, установленные в районе большой промышленной нагрузки в режиме перевозбуждения могут обеспечивать реактивной мощностью ее потребителей — асинхронных двигателей и трансформаторов, тем самым частично разгружая генераторы и передающие линии от реактивных токов.

Если уменьшить ток возбуждения , то ЭДС станет меньше напряжения, а возникающий ток якоря будет опережающим для синхронной машины.

Теперь машина воспринимает сеть как емкость, потребляя из нее реактивную мощность , а сеть синхронную машину — как индуктивность, потребителя реактивной мощности . Эта мощность используется в синхронной машине для увеличения магнитного потока — продольная намагничивающая реакция якоря.

Такой режим называется режимом синхронного

компенсатора при недовозбуждении.

Синхронные компенсаторы (СК) применяются для повышения коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения. Синхронные компенсаторы, установленные в районе большой промышленной нагрузки в режиме перевозбуждения могут обеспечивать реактивной мощностью ее потребителей — асинхронных двигателей и трансформаторов, тем самым частично разгружая генераторы и передающие линии от реактивных токов.

Режим генератора

Если в исходном положении увеличить вращающий момент приводного двигателя, то под действием положительного динамического момента ротор ускорится. Между ЭДС и напряжением возникнет разность по фазе, вектор ЭДС уйдет вперед, появится некоторый угол , называемый углом нагрузки. Суммарная ЭДС, определяющая ток в контуре машина – сеть

Она вызовет ток , несколько опережающий по фазе напряжение

а). Режим генератора активной мощности

Теперь синхронная машина воспринимает сеть как активное сопротивление R , потребителя активной мощности, а сеть синхронную машину — как источник

активной мощности потребляется)

Это режим генератора активной мощности