Лабораторна робота №6.

Дослідження паралельної роботи синхронного генератора з мережею великої потужності

Мета роботи. Вивчити і перевірити на практиці способи включення синхронного генератора на паралельну роботу з електричною мережею, вияснити особливості регулювання реактивної і активної потужності, оволодіти методикою зняття регулювальних і робочих характеристик генератора, навчитись аналізувати результати дослідів і отримані характеристики.

ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Як правило на електричних станціях встановлюється по декілька синхронних генераторів для паралельної роботи на загальну електричну мережу. Завдяки цьому досягається більша надійність електропостачання споживачів, зменшується потужність аварійного і ремонтного резерву, з'являється можливість маневрування потужністю станції та ін.

У свою чергу електричні станції об'єднуються паралельно в потужну енергосистему, яка дозволяє найкраще вирішити задачу виробництва і розподілу електричної енергії. Таким чином, для синхронних генераторів, встановлених на електричній станції, типовим є режим паралельної роботи на електричну мережу великої потужності, порівняно з якою потужність даного генератора незначна. У цьому випадку можна припустити, що генератор працює на мережу нескінченної потужності і зміна навантаження даного генератора не впливає на напругу і частоту мережі. Всі синхронні генератори, що працюють паралельно на загальну мережу, повинні віддавати струм однакової частоти. Оскільки частота струму 60 np f

= , то для синхронних генераторів з різним числом пар полюсів р їх частоти обертання ротора п повинні бути обернено пропорційними числу пар полюсів:

Оскільки механічні двигуни, що приводять у рух синхронні генератори, не володіють здатністю підтримувати точно однакову частоту обертання, то паралельна робота синхронних генераторів в енергосистемі була б неможлива. якби вони не втримувались у синхронному режимі автоматично за допомогою синхронізуючого моменту.

Висновок: Я вивчив і перевірив на практиці способи включення синхронного генератора на паралельну роботу з електричною мережею, вияснити особливості регулювання реактивної і активної потужності, оволодіти методикою зняття регулювальних і робочих характеристик генератора, навчитись аналізувати результати дослідів і отримані характеристики.

Контрольні запитання

1. Чому у разі зміни струму збудження генератора змінюється реактивна складова струму (реактивна потужність) статора?

При зміні струму збудження змінюється магнітне поле генератора, а отже, змінюється реактивна складова струму (реактивна потужність) статора, оскільки вона залежить від магнітного поля, що створюється ротором.

2. Чому у разі зміни моменту на валу генератора змінюється активна складова струму (активна потужність) статора?

При зміні моменту на валу генератора змінюється швидкість обертання ротора, а отже, змінюється частота змінного струму, що генерується, і активна складова струму (активна потужність) статора.

3. Як синхронну машину перевести з режиму генератора в режим двигуна і навпаки?

Для переходу з режиму генератора в режим двигуна необхідно змінити напругу живлення статора, що спричинить зміну напрямку струму в обмотці статора. Для переходу з режиму двигуна в режим генератора необхідно забезпечити запуск ротора, після чого необхідно підвищити швидкість обертання до значення, що відповідає частоті електричної мережі, і підключити генератор до мережі.

4. Поясніть характер зміни струму статораI і коефіцієнта потужності cosφ уразі зміни струму збудження за регулювальними характеристиками генератора.

При зміні струму збудження генератора регулювальними характеристиками, змінюється його електромагнітна потужність і, отже, змінюється індукція магнітного поля статора. Це змінює кут між струмом статора та напругою, що створюється в обмотці статора, і, як наслідок, змінюється реактивна складова струму статора. Коефіцієнт потужності cosφ також може змінюватися, оскільки він залежить від кута між струмом та напругою, які можуть змінюватися при зміні струму збудження.

5. Поясніть характер зміни струму статора I і коефіцієнта потужності cosφ у разі зміни корисної потужності за робочими характеристиками генератора.

При зміні корисної потужності за робочими характеристиками генератора, змінюється і момент на валу генератора, і, як наслідок, змінюється активна складова струму статора. Зміна активної складової струму також може впливати на реактивну складову струму і, отже, на коефіцієнт потужності cosφ. Зокрема, якщо зміна корисної потужності супроводжується збільшенням реактивної складової струму, то коефіцієнт потужності може зменшуватися. Якщо ж зміна корисної потужності відбувається при сталому рівні реактивної потужності, то коефіцієнт потужності може залишатися незмінним.

6. Що характеризує кут потужності синхронних машин?

Кут потужності (або кут зсуву) синхронної машини визначає різницю між кутом напруги та кутом струму у вихідній лінії машини. Він характеризує фазовий зсув між напругою та струмом і є однією з важливих параметрів синхронної машини. Кут потужності може бути використаний для визначення реактивної потужності машини, яка залежить від кута зсуву між струмом та напругою.

7. Поясніть залежність ККД η = f(P) за робочими характеристикамигенератора.

Коефіцієнт корисної дії (ККД) генератора визначається відношенням активної потужності, що видається генератором, до електричної потужності, яку споживає генератор. Залежність ККД від потужності можна отримати за робочими характеристиками генератора, де ККД є функцією від потужності. Чим більше потужності генератор видає, тим менше ККД, оскільки збільшення потужності зазвичай супроводжується збільшенням втрат в генераторі. Проте при малих і великих потужностях ККД може бути меншим, оскільки генератор може працювати в менш ефективному режимі.