Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Брускин, Д. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.10.2023

Размер:

5.21 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 1313

Рис. 4.15. Аппроксимация кривой холостого хода

						Т а б л и ц а		4.4
			Проводимость g
5	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	Ц50	1,75
	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	Ц50	1,75
5	0 ,0 9 5 8	0 ,0 2 8 5	0 ,0 1 4 8	0 ,0 0 9 9	0 ,0 0 7 5	0 ,0 0 6 0	0 ,0 0 5 0
8	0 ,0 1 7 3	0 ,0 0 8 4	0 ,0 0 5 0	0 ,0 0 3 5	0 ,0 0 2 7	0 ,0 0 2 2	0 ,0 0 1 9
11	0 ,0 0 3 6	0 ,0 0 3 0	0 ,0 0 2 2	0 ,0 0 1 6	0 ,0 0 1 3	• 0 ,0 0 1 1	0 ,0 0 1 0
14	0 ,0 0 1 2	0 ,0 0 1 3	0 ,0 0 1 1	0 ,0 0 0 9	0 ,0 0 0 8	0 ,0 0 0 7	0 ,0 0 0 6
17	0 ,0 0 0 5	0 ,0 0 0 6	0 ,0 0 0 6	0 ,0 0 0 5	0 ,0 0 0 5	0 ,0 0 0 4	0 ,0 0 0 4
20	0 ,0 0 0 3	0 ,0 0 0 3	0 ,0 0 0 4	0 ,0 0 0 3	0 ,0 0 0 3	0 ,0 0 0 3	0 ,0 0 0 3
25	0 ,0 0 0 1	0 ,0 0 0 2	0 ,0 0 0 2	0 ,0 0 0 2	0 ,0 0 0 2	0 ,0 0 0 2 . 0 ,0 0 0 1
						Т а б л и ц а		4. 5
			Проводимость £
«	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75
	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75
5	0 ,8 1 0	0 ,7 9 0	- 0 ,7 9 5	0 ,7 9 5	0 ,7 9 2	0 ,7 8 8	0 ,8 0 0
8	0 ,7 3 2	0 ,7 7 2	0 ,7 9 7	0 ,7 9 0	0 ,7 9 3	0 ,7 9 7	0 ,7 9 7
11	0 ,7 4 1	0 ,7 8	0 ,7 8 8	0 ,7 9 3	0 ,7 9 5	0 ,7 9 8	0 ,7 9 8
14	0 ,7 7 5	0 ,7 8 5	0 ,7 9 0	0 ,7 9 5	0 ,7 9 5	0 ,7 9 7	0 ,7 9 7
17	0 ,7 8 4	0 ,7 8 8	0 ,8 0 0	0 ,7 9 5	0 ,7 9 5	0 ,7 9 8	0 ,7 9 8
20	0 ,7 8 8	0 ,7 9 0	0 ,7 9 0	0 ,7 9 5	0 ,7 9 5	0 ,7 9 5	0 ,7 9 8
25	0 ,7 9 2	0 ,7 9 4	0 ,7 9 5	0 ,7 9 5	0 ,7 9 8	0 ,7 9 8	0 ,7 9 9
Получив границу практически				возможного		самовозбуждения,

мы еще не получили область применимости данного генератора с данной схемой самовоз буждения. Если генера тор в какой-то части об ласти возможного само возбуждения не может создать на нагрузке не обходимое напряжение, то эта часть области яв ляется нерабочей. Устано вить границы области применимости, исследуя линеаризованную задачу, как это делали ранее, не представляется возмож ным. В линейной системе напряжение на генерато ре и на нагрузке может

расти беспредельно. Практически же оно ограничивается насыще нием магнитной системы генератора. Точно учесть явление насы щения трудно. Можно, однако, сделать следующее приближение.

121

Характеристику холостого хода машины (сплошная) аппрокси мируем характеристикой линейно-кусочного вида (штриховая, рис. 4.15), тем самым фиксируя какое-то значение потокосцепления

фазы Чго= UoV 2//в, соответствующее излому характеристики. Максимальное потокосцепление машины при нагрузке

¥ = 1 ^ * + ^ .

(4.71)

Учитывая (4.39) и (4.45), для каждого режима получим

Lu	т, С, совр, со0, г,	rf , Cf \
I q '=== ^ f 2( ^ / >	WbP» ^0» ^	(4.72)
/ / = Ч[:/з (^ /,	m, C, (oBp, o)0, г,	rf , Ct.

Приняв Ч; = Ч;о Для каждой точки области самовозбуждения, будем иметь Id о, Iq о, If о- Учитывая, что

Ia,b,c = I = V J d + ll/V Z , найдем

U H= ( I Z j Z B3).(\lgii),

где ZBX— модуль входного сопротивления схемы относительно за жимов машины; ZB3— модуль взаимного сопротивления ветви, в которую включена нагрузка, и фазы машины; gB— проводимость нагрузки.

Можем для каждой точки области самовозбуждения рассчитать максимальное напряжение нагрузки UBо, соответствующее макси мальному потокосцеплению 4Fo:

	з ^ н у	( 4 - 7	3 )
^ в	з ^ н у	2
Проведем линии уровня	Uuo в области параметров <ов/(оо,		S'-

Эти линии уровня и будут ограничивать область применимости ге нератора при данном напряжении нагрузки.

Желательно получить на нагрузке максимальную мощность. По

этому всегда наилучшим		является выбор напряжения		нагрузки,
соответствующего максимуму мощности на нагрузке:
	7 3 h o = ^ h o S	h = 2 b2 x ' F o ( / ? +	/2)/(2s hZL).		(4.74)
Построив	зависимость	Р н о = Р н о ( £ н )	Д л я определенного		значе
ния (Овр/шо и	найдя £н, соответствующее Рно=Рнотах,			тем	самым

фиксируем определенное номинальное напряжение нагрузки Uн .яом и соответствующую ему линию уровня в области параметров сов р / ш о , gn- Эта линия уровня и даст границу рабочей области генератора.

Максимальная мощность, отдаваемая генератором на опреде

	ленной частоте,	(4.75)
	■^Н.НОМ^ГР’	(4.75)
	■^Н.НОМ^ГР’

122

где grp—граничное значение, определяемое линией уровня Uao =

—ЕЛыгом- Из третьего уравнения системы (4.72) можно найти мощность

регулирующего элемента в цепи возбуждения. Ток в цепи возбуж дения в любой точке рабочей области

/ / = В Д , „ 0«/з/^„о-

(4-76)

Сопротивление регулирующего элемента в каждой точке

^рег

Р/ - ^ /

Гобм 5

где г0бм — сопротивление обмотки возбуждения. При этом мощность регулирующего элемента

Р „ = б г „ ,-

(4.77)

Определяя Pver для всех точек рабочей области, можно найти максимальную мощность регулирующего элемента и диапазон из менения его сопротивления.

§ 4.4. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ

Возможность осуществления устойчивой параллельной работы двух или не скольких генераторов, а также возможность включения на параллельную работу генератора с сетью большой мощности является весьма важным вопросом при выборе той или иной системы стабилизации частоты. В практических схемах боль шое значение имеет использование параллельной работы генераторов при резких и значительных по величине изменениях скоростей вращения приводных двига телей. Причем скорости вращения первичных двигателей могут значительно от

личаться друг от друга.

Ускорение вала первичного двигателя может быть весьма велико для авиа ционного двигателя (постоянная времени разгона порядка долей секунды) и поэтому наличие даже небольших запаздываний в схеме стабилизации может привести к выпадению из синхронизма параллельйо работающих генераторов.

Параллельная работа рассматриваемых схем с сетью или с другими такими же схемами существенно отличается от параллельной работы обычных синхрон ных генераторов. Как известно, при параллельной работе двух синхронных гене раторов распределение активной мощности зависит от угла рассогласования рото ров генераторов. Если, например, при параллельной работе двух однотипных синхронных генераторов одинаковой мощности ротор генератора 1 опережает ротор генератора 2, то. очевидно, что генератор 1 берет на себя большую часть активной нагрузки, чем генератор 2.

Распределение реактивной мощности для таких двух генераторов будет опре деляться величиной тока возбуждения. Большую часть реактивной нагрузки берет на себя тот генератор, ток возбуждения которого выше. Следовательно, при парал лельной работе обычных синхронных генераторов перераспределение реактивных нагрузок происходит при изменении тока возбуждения.

• Рассмотрим условия параллельной работы для схемы стабилизации частоты, выполненной по принципу модуляции. В этом случае на выходе устройства на пряжение имеет частоту и фазу, строго определяемые частотой и фазой возбуж дения.

При условии нормальной (без перекрытий) коммутации по высокой и низ кой частоте и точной настройки фильтрующей емкости внутреннее сопротивление преобразовательной схемы может быть принято как чисто активное сопротив ление.

123

Таким образом, в случае параллельной работы нескольких устройств, выпол ненных по схеме с модуляцией в генераторе, задача сводится к исследованию режима работы генераторов переменного тока одной и той же частоты (при питанишобмоток возбуждения всех генераторов от одного источника тока) с чисто активным внутренним сопротивлением. Ясно, что в этом случае изменение вели чины напряжения на отдельных агрегатах будет приводить к перераспределению активных мощностей, т. е. такая схема в некотором смысле отвечает режиму работы генераторов постоянного тока.

Рассмотрим векторную диаграмму работы такой установки на сеть беско нечной мощности. Допустим,- что вектор э. д^ с. Е агрегата (установки) опере жает в общем случае на угол ф вектор напряжения U на шинах сети. Тогда активная и реактивная составляющие тока агрегата запишутся так:

I a = {E cos<p— U)lR\	(4.78)
I V= {E sin <f)/R,	(4.79)

где R — внутреннее активное сопротивление агрегата.

Из условий (4.78) и (4.79) следует, что при ф= 0 изменение э. д. с. приводит к изменению только активного тока, при этом реактивная составляющая тока равна нулю. При ф, отличном от нуля, изменение э. д. с. приводит к изменению как активной, так и реактивной составляющей токов.

Из выражений (4.78) и (4.79) очевидно также, что изменение угла ф будет главным образом определять изменение реактивной составляющей тока.

Как было указано, частота и фаза выходного напряжения генератора опре деляются только частотой и фазой возбуждения (при заданной настройке схемы агрегата) и поэтому при питании отдельных агрегатов от одного и того же источ ника возбуждения вопрос о возможности качаний или выпадения из синхронизма полностью отпадает.

При любом изменении скорости вращения приводного двигателя система яв ляется устойчивой, так же как несколько генераторов с абсолютно одинаковыми частотами и жестко фиксированными по отношению друг к другу фазами.

В случае расстройки фильтрующей емкости или отсутствии нормальной ком мутации внутреннее сопротивление агрегата может быть отлично от чисто актив ного, при этом остаются в силе все предыдущие положения о параллельной работе генераторов рассматриваемой схемы.

При параллельной работе рассматриваемых установок одинаковой мощности в действительных условиях практически целесообразно получить равномерное распределение активной мощности, что, как следует из вышеизложенного, может быть легко выполнено путем включения автоматических регуляторов, реагирую щих на величину тока возбуждения генератора.

Благодаря абсолютной устойчивости параллельной работы генераторов чрез вычайно упрощается процесс включения их на совместную работу с сетью.

Для автоматического включения на параллельную работу достаточно уста новить реле напряжения, реагирующее на разность напряжений сети и включен ной установки. Такое реле включает установку на параллельную работу с сетью при определенном, минимальном значении этой разности.

Отключение установки можно производить с помощью реле направления мощности, которое реагирует на протекание активной мощности от сети к уста новке. -

Таким образом, параллельная работа таких устройств осуществляется весьма просто, не требует для своего осуществления каких-либо дополнительных слож ных устройств и задача по существу сводится к поддержанию постоянства напря жения параллельно работающих генераторов, что в свою очередь обеспечивает правильное распределение мощностей между ними.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Р — номинальная мощность генерато ра;

cos ср — коэффициент мощности гене ратора;

f шах и f min — максимальная и мини

мальная частота тока;
т — число фаз;	обмотки	возбужде
f в — частота тока
ния;	обмотки	возбужде
U в — напряжение
ния;	зубцов	статора
Zie и Zim — число
больших и малых;
гг— число Зубцов	ротора;
Ул — линейная скорость ротора;.

«ют и «шах — минимальное и макси мальное число оборотов ротора;

o)min и сотах — минимальная . и мак-

	симальная угловая скорость вра
D i 1	щения ротора;	и внешний
	и D a i — внутренний
D i 2	диаметры пакета статора;
	и D i о — внешний и	внутренний
Ьгis	диаметры пакета ротора;
	и Ьг1м — ширина большого и ма
	лого зубцов статора	(по черте
	жу);

Ьгlx — ширина большого зубца стато

b z2	ра по хорде;
	и bz2 x — ширина зубца ротора по
hzus	чертежу и по хорде;
	и Нг1м — высота большого и ма
	лого зубцов статора;
hz2 — высота зубца ротора;
А — линейная нагрузка якорной об
	мотки;
N — число проводников;

w— число витков в фазе якорной об мотки;

В ср — средняя величина индукции в стали зубца статора;

Ф = Ф 2т — магнитный поток обмотки

возбуждения;
/„ — длина	пакета сердечника стато
ра;
т — полюсное деление;		использования
с — коэффициент
магнитного потока;			зазора;
б — величина воздушного
6л.о— толщина листа стали;
q — сечение проводника		обмотки;
а — число	параллельных		ветвей;
пп — число	параллельных		проводни
ков;

Д — плотность тока;		части;
/ , — средняя длина	лобовой	части;
1в и l w — средняя	длина	вылета и

витков якорной обмотки; /го — относительная ширина зубца ро

тора;			величина				воз
бго — относительная
душного зазора;					в воздуш
В ъ — величина		индукции
ном зазоре;
h — длина воздушного зазора;							поля
' Н — напряженность			магнитного
в зазоре;		индукции			в	зубце
Bzi — величина
статора;		м. д. с. в зазоре;
F 5 — величина
В а — величина		индукции		в зубце ро
	тора;				перекры-
Кте2 = К Те1 — коэффициент
Bzim	тия зубчатого слоя;					величи-
	и Bz2 m — максимальная
Fzi,	на индукции в зубце;
	Fz2 — величина намагничивающей
Н г1,	силы зубцов;		напряженности
	Н z2 — величина
	магнитного поля		зубцов;			потока;
у — коэффициент вытеснения
Фаг — поток в сердечнике ротора;
Ваг — величина		индукции			в сердечни
	ке ротора;			сила		сердеч
Fa2 — намагничивающая
	ника ротора;
Наг — высота сердечника ротора;
/иг — длина силовой			линии в сердеч
	нике ротора;		рассеяния			частей
Ха — проводимость
	обмотки якоря;
Ф„ — поток рассеяния;
В 'а \	и B "a i —	индукция		в'сердечнике
	статора на участке / /				и /i";
F 0 — величина		намагничивающей си
	лы обмотки возбуждения при хо
	лостом ходе;
/ в — ток возбуждения;				дуги		обмот
х , — величина		полюсной
	ки;		части		обмотки;
I , — длина лобовой
/?1,2о°, /?1,175° — активное					сопротивле
	ние якорной обмотки при различ

ной температуре; Хп — проводимость рассеяния пазовой

части;

h i — высота слоя обмотки якоря;

125

h i — расстояние между слоями двух

слойной обмотки;			якоря;
Ьа — ширина паза		обмотки
Ха — проводимость		рассеяния		лобо
	вых частей;	рассеяния;
Xh — проводимость
X adt	и X a a — индуктивное		сопротив
	ление по продольной оси без уче
	та и с учетом падения		напряже
K q i,	ния в статоре;
	K d \ — коэффициенты приведения
	поперечной и продольной состав
	ляющих потока статора;				па
К х — коэффициент,		учитывающий
	дение напряжения продольной ре
	акции якоря;			в зазо
— намагничивающая сила
	ре с учетом вытеснения потока;
5 i — коэффициент		распределения			ин
	дукции принагрузке;
/65 — коэффициент		воздушного зазо
	ра;		индуктив
X 'a d t — дифференциальное
	ное сопротивление по продольной
	оси;	рассеяния		потока
— коэффициент

обмоток статора;

о— коэффициент, учитывающий вели чину дифференциального потока

рассеяния по продольной оси;

X s — индуктивное	сопротивление ло
бовых частей обмотки;			индук
Х 2 — сопротивление	взаимной
тивности обмотки;			сопро
Xh — суммарное индуктивное
тивление якорной		обмотки;
X ,' — компенсируемое		индуктивное
сопротивление;

Хосн И Хдоп — проводимость основно го и дополнительного потока рас сеяния;

w B.n — число витков обмотки возбуж

дения на полюс;		витков обмотки
w B — полное	число
возбуждения;			и полное со
Хв и ZB— индуктивное
противления обмотки возбужде
ния;	зубца	статора по хор
Ь'г 1 — ширина
де;	зубцового		деления ро
t2— величина

тора;

ЬВ 2 ■— ширина паза ротора по внеш нему диаметру;

Ьв \б и &п1м — ширина большого и ма лого паза статора по внутренне

му диаметру;	у нижне
ani — ширина паза статора
го основания;	паза;
Snio — площадь большого

ап.в и Sp.p — ширина паза и площадь обмотки возбуждения у основа ния;

с Р — коэффициент, учитывающий уве личение потерь от перемагничивания;

cz — коэффициент, учитывающий уве личение потерь от несинусоидальности кривой поля;

сн — коэффициент, учитывающий сум марные потери от несущей часто ты;

св — коэффициент, учитывающий сум


	марные потери в стали от часто
	ты возбуждения;
/бд — коэффициент,				учитывающий де
	фекты при обработке;
Ста — удельные потери					в стали;
Р а — потери		в	стали		статора и рото
	ра;	в	стали зубцов статора
Я*!'—потери
Р г\"	от несущей частоты;					ротооа
	— потери в стали зубцов
Р mi	от частоты возбуждения;					в	об
	и ЯМ2 — потери			активные
	мотках якоря и возбуждения;						-
f о и /Вр — частота				тока возбуждения

и вращения;

А» — диаметр ротора у основания зубца;

V0z — линейная скорость у основания

ротора;	напряжение у	ос
стог — механическое
нования зубца	ротора;	у
Oio — механическое	напряжение

внутреннего диаметра ротора; его — напряжение от сил собственного

веса; 11 — зубцовое деление якоря;

Л — плотность тока в якоре;

K f —.коэффициент добавочных по терь;

П 1 — периметр паза; биз — толщина изоляции.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Г. Н. П е т р о в . Электрические машины. Госэнергоиздат, ч. I, 1956;


ч. II, 1963; ч. III, 1968.			Электрические машины. «Энергия», 1966.
2. А.	И.	В о л ь дек.
3. М.	П.	К о с т е н к о .	Электрические машины. Госэнергоиздат, 1949.
4. А.	И.	Б е р т и и о в.	Авиационные электрические				генераторы, Обо-
ронгиз, 1959.		К а г а н о в .	Промышленная		электроника.		«Высшая шко
5. И.	Л.
ла», 1968.	А.	К о с с о в. Усилители		мощности		на транзисторах в режиме
6. О.
переключений. «Энергия», 1971.				Р и в к и н		и д р. Электроприводы с
7. В.	А. Л а б у н ц о в, Г. А.
полупроводниковым управлением. «Энергия»,					1967.,

8.Д. А. З а в а л и ш и н , Г. Н. - Но в ик о в . Преобразователи час тоты на полупроводниковых триодах для регулирования скорости асинхрон ных двигателей. «Электричество», 1962, № 11.

9.Ю. И. К о н е в . Полупроводниковые приборы в автоматике. «Со

ветское радио», 1960.

10.В. А. Н а й д ш. Управляемые кремниевые вентили. «Электричест во», 1960, № 6.

11.Р. П. Ж е ж е р и н . Индукторные генераторы. Госэнергоиздат, 1961.

12.А. А. Б у л г а к о в . Электронные устройства автоматического уп

равления. Госэнергоиздат, 1958.

13. М. Г. Ш е х т м а н .	Работа генератора на выпрямительную нагруз
ку. Труды Ленинградского индустриального института, 1940, № 3.
14. С. Б. Ю д и ц к и й .	Мощные полупроводниковые выпрямители и

их применение. «Электричество», 1957, № 4 .

15. В. А. Т а ф и й. Электрические цепи с периодически изменяющими

ся параметрами и переходные	процессы в синхронных		машинах. Изд-во
АН СССР, 1958.		процессы синхронной		машины. Гос
16. А. А. Г о р е в . Переходные
энергоиздат, 1950.	С. Н.	Б а р д и н с к и й	и	др. Электриче
17. Д. А. З а в а л и ш и н ,
ские машины малой мощности. Госэнергоиздат, 1963.
18. Д. А. З а в а л и ш и н .	Вентильные преобразователи в силовых це

пях электрических машин, ч. I. Ленинградский институт авиационного при боростроения, 1965.

О Г Л А В Л Е Н И Е

			Стр.
Предисловие			3
Глава 1. Системы	генерирования переменного тока стабильной	час	4
тоты ........................................................................	\|	J .	4
§ 1.1. Системы постоянной частоты с переменной скоростью вращения			5
§ 1.2. Системы преобразбвателей частоты с выпрямлением и инвер			6
тированием	(со звеном постоянного т о к а ) ...................................		6

§1.3. Системы с непосредственным преобразованием на базе тири сторного преобразователя частоты с переменным углом управ

§		ления ................................................................. ...	..................................			9
§	1.4. Системы с модуляцией частоты в генераторе с последующей					16
		коммутацией модулированного напряжения	..............................		' .	16
Глава		2. Анализ рабочего процесса генератора	переменного тока с			22
		возбуждением переменным током . . .	. .......................		.	22
§	2.1. Устройство генератора ..................................................................				_•	22
§	2.2.	Наведение э. д. с. в обмотке статора при холостом ходе гене				22
		ратора ............. ....................................................................		...	.	22
§	2.3.	Токи в статоре.........................................................................		...	. .	24
§	2.4. Мощность, развиваемая генератором, и ее источники................				. . .	27
§	2.5.	Реакцияякоря при токе, совпадающем по фазе с э. д. с.			. . .	30
§	2.6.	Реакцияякоря при чисто индуктивном токе встаторе .			. . .	34
§	2.7.	Реакцияякоря при чисто емкостной нагрузке....................		..	. .	36
§ 2.8. Реакцияякоря в общем случае нагрузки.....................................						38
§ 2.9. Векторная диаграмма ротора............................................................						38
§	2.10. Анализ рабочего процесса машины методом двух реакций . .					41
Глава		3. Анализ работы схемы преобразования .	. . . . .	. , . , . .	. .	48
§3.1. Основное дифференциальное уравнение процесса				преобразова		49
§	3.2.	ния модулированного напряжения..............................				49
§	3.2.	Работа преобразователя на нагрузку, имеющую емкостной ха				51
§	3.3.	рактер ..........................................................................................................				51
§	3.3.	Работа преобразователя на нагрузку, имеющую индуктивный				56
§	3.4.	характер................. ....................................................................		...	. .	56
§	3.4.	Параметры выпрямленного тока в нагрузочной, цепи...............			63	71
§	3.5.	Преобразователь на кремниевых управляемых вентилях. .			. .	71
§	3.6.	Перенапряжения и защита КУВ в преобразователе.................			73

§ 3.7. Амплитудно-частотный спектр напряжения преобразователя . . 76

Глава		4. Особенности расчета источника модулированного напряже	80
		ния ........................................................
§4.1.		Некоторые общие требования, предъявляемые к генератору-	80
		■модулятору.............................................
§ 4.2. Расчет индукторного генератора.................................			87
§	4.3. Анализ режима самовозбуждения генератора-модулятора . . .		104
§	4.4. Параллельная работа генераторов......................................................		123

Условные обозначения . , .................................................................................. 125

Литература.......................................................................

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 1313

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ