- •Принцип действия
- •Устройство синхронной машины
- •Работа синхронного генератора при холостом ходе
- •Работа синхронного генератора под нагрузкой
- •Реакция якоря в явнополюсной машине.
- •Векторные диаграммы синхронного генератора
- •Векторная диаграмма 3
- •Основные характеристики синхронного генератора.
- •Внешние характеристики.
- •Параллельная работа синхронного генератора с сетью
- •Регулирование реактивной мощности
- •Мощность и электромагнитный момент см
- •Активная мощность
- •Электромагнитный момент
- •Режимы работы сг при параллельной работе с сетью
- •Векторные диаграммы
Параллельная работа синхронного генератора с сетью
Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электросеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого генератора), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов.
Таким образом, для синхронной машины, установленной на электростанции или другом объекте, подключенном к энергосистеме, обычным является режим работы на сеть большей мощности, по сравнению с собственной мощностью. Поэтому принимают, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности, т.е. и ее частотаявляется неизменными, не зависящими от нагрузки данного генератора.
Включение генератора на параллельную работу с сетью
В рассматриваемом режиме необходимо обеспечить меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети (иначе может сработать защита, произойти поломка генератора или первичного двигателя).
Ток в момент подключения генератора к сети равен нулю, если будут равны мгновенные значения напряжений сети и генератора
.
На практике выполнение этого условия решается выполнением трех равенств:
равенства напряжений сети и генератора (=);
частот ωс = ωг или ;
их начальных фаз (совпадение по фазе векторов с и ).
Для 3-фазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.
Совокупность операций при подключении генератора к сети называют синхронизацией. Для этого сначала устанавливают (номинальная частота вращения ротора), что приводит к равенству частот, а затем регулируяуравниваюти. Совпадение по фазе векторов напряжений сети и генератора () контролируется специальными приборами – синхроноскопами (ламповыми или стрелочными) (ламповые - в лабораторной практике для генератора малой мощности).
Три лампы включают между фазами генератора и сети. На каждую лампу действует , которое при частотеизменяется с частотой, называемоечастотой биений. При разностьизменяется медленно, поэтому лампы постепенно загораются и погасают. Генератор подключают, когдастремиться к нулю, т.е. в середине между погасанием ламп. В этом случае выполняется условие совпадения по фазе векторов напряжений сети и генератораи. Для более точного определения этого момента часто применяют нулевой вольтметр, имеющий растянутую шкалу в области нуля. После включения генератора в сеть дальнейшая синхронизация частоты его вращения происходит автоматически.
Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу вращающегося магнитного поля. В этих приборах при стрелка вращается с частотойв одну или другую сторону. При равенстве частот стрелка устанавливается на нуль, в этот момент и подключают генератор к сети.
На электростанции приборы синхронизации автоматические.
Часто используют метод самосинхронизации, при котором генератор подключают к сети при отсутствии возбуждения (обмотку возбуждения замыкают на активное сопротивление). При этом ротор разгоняют до частоты вращения, близкой к синхронной (2% скольжения допускается). Затем в обмотку возбуждения подают постоянный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. Но при этом методе в момент включения генератора возникает большой бросок тока, он не должен превышать 3,5.
Регулирование активной мощности.
После включения генератора в сеть его напряжение становится равным напряжению сети UC. Относительно внешней нагрузки напряжения U и UC совпадают по фазе, а по контуру «генератор-сеть» находятся в противофазе, т.е. .
При выполнении трех условий необходимых для синхронизации генератора, его ток после подключения машины к сети равен нулю.
Рассмотрим, как можно регулировать при работе генератора параллельно с сетью на примере неявнополюсного генератора.
Ток, проходящий по обмотке якоря неявнополюсного генератора можно определить из уравнения.
- из темы векторная диаграмма неявнополюсной машины
т.к. , то силу токаможно изменить двумя способами –изменяя ЭДС по величине или по фазе.
- Если к валу генератора приложить внешний момент, больший момента, необходимого для компенсации магнитных потерь мощности в стали и механических потерь, то ротор приобретает ускорение. Вследствие чего, вектор смещается относительно вектораU на некоторый угол θ в направлении вращения векторов. При этом возникает некоторая небалансная ЭДС , приводящая к появлению тока.
Возникающую небалансную ЭДС покажем по векторной диаграмме.
Вектор тока отстает от векторана 900, т.к. его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением .
При работе в рассмотренном режиме генератор отдает в сеть активную мощность и на вал его действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, поэтому частота вращения остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол θ нагрузки, а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть.
- Если к валу ротора генератора приложить внешний тормозной момент, то вектор будет отставать от вектораU на угол θ.
При этом возникает небалансная ЭДС и ток, вектор которого отстает от вектора∆E на 900. Т.к. угол φ>900, активная составляющая тока находится в противофазе с . Следовательно, в рассмотренном режиме активная мощностьзабирается из сети, и машина работаетдвигателем, создавая электромагнитный вращающийся момент, частота вращения ротора при этом снова остается неизменной.
Таким образом, для увеличения нагрузки генератора необходимо увеличить приложенный к его валу внешний момент (т.е. вращающийся момент первичного двигателя), а для уменьшения нагрузки – уменьшить этот момент. При изменении направления внешнего момента (если вал ротора не вращать, а тормозить) машина автоматически переходит в двигательный режим.