
ЭМА / Sinkhronniki
.doc
1.Назначение и принцип действия синхронного генератора Назначение СГ: используются на всех электрических станциях в качестве источников переменного тока, применяется в процессе производства электроэнергии.
Принцип
действия: СГ состоит из неподвижной
части -статора и вращающейся части
-ротора. Статоры СГ состоят из корпуса,
сердечника и обмотки. Роторы СМ
могут иметь две принципиально
различающиеся конструкции: явнополюсную
и неявнополюсную. Ротор СМ имеет
обмотку возбуждения, подключенную
через два контактных кольца и щетки
к источнику постоянного тока. Назначение
обмотки возбуждения - создание в машине
основного магнитного потока. Ротор
вместе с обмоткой возбуждения называется
индуктором. Если ротор СМ привести во
вращение с частотой вращения п
и возбудить его, то поток возбуждения
Фf
будет индуктировать в обмотке якоря
ЭДС с частотой
|
2. Уравнение равновесия напряжений фазы обмотки якоря явнополюсного СГ. Поясните составляющие этого уравнения. Уравнение равновесия напряжений СГ выглядит:
Здесь Е0 – ЭДС в фазе статора наводимая потоком обмотки возбуждения Ead – ЭДС индуцируемая в обмотке якоря потоком продольной реакции якоря Фad Eaq - ЭДС индуцируемая в обмотке якоря потоком поперечной реакции якоря Фaq Ea - ЭДС рассеяния индуцируемая в фазе обмотке якоря потоком рассеяния обмотки якоря Фa ra – активное сопротивление фазы обмотки якоря
|
3.Уравнение равновесия напряжений фазы обмотки якоря неявнополюсного СГ. Поясните составляющие этого уравнения. Уравнение равновесия напряжений СГ выглядит:
Здесь Е0 – ЭДС в фазе статора наводимая потоком обмотки возбуждения
ra – активное сопротивление фазы обмотки якоря
|
4.
Р
При чисто активной нагрузке намагничивающая сила якоря искажает основное поле по направлению не изменяя его по величине.
ЭДС
фазы А максимальна, а т.к. угол ψ=0 то
ток фазы А тоже будет максимален
При этом реакция якоря действует по поперечной оси, под действием поперечной реакции якоря один край полюса индуктора подмагничивается, а другой край размагничивается. Если бы магнитная система была ненасыщенной, то подмагничение одного края полюса и размагничение другого не повлияли бы на изменение результирующего магнитного потока. Учитывая то, что современные ЭМ общего назначения имеют определенное насыщение магнитной системы, то поперечная реакция якоря будет оказывать небольшое размагничивающее действие, то есть под ее действием результирующий магнитный поток станет меньше потока , созданного обмоткой возбуждения.
|
5. Реакция якоря в явнополюсном СГ (ψ=90): изобразить схему поперечного вида с упрощенной трехфазной обмоткой якоря и явнополюсным индуктором, показать силовые линии потока обмотки якоря, сделать необходимые пояснения.
П
Магнитодвижущая сила и поток, создаваемые обмоткой якоря направлены вдоль оси и причем встречно с МДС и потоком обмотки возбуждения
В этом случае угол между ЭДС обмотки якоря и током равен 90 градусов. Это означает что максимум тока в фазе А наступит по сравнению с активной нагрузкой на четверть периода позднее, когда ротор повернется на 90 градусов по часовой стрелке. При отстающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является размагничивающей, а результирующий магнитный поток будет меньше потока обмотки возбуждения.
|
6. Реакция якоря в явнополюсном синхронном генераторе (ψ=-90): изобразить схему поперечного вида с упрощенной трехфазной обмоткой якоря и явнополюсным индуктором, показать силовые линии потока обмотки якоря, сделать необходимые пояснения.
В этом случае угол сдвига между ЭДС и током равен -90 градусов. Это означает что максимум тока в фазе А наступит по сравнению с активной нагрузкой на четверть периода раньше. При опережающем токе реакция якоря действует по продольной оси и по отношению к полю обмотки возбуждения является намагничивающей (продольная намагничивающая реакция якоря), то есть результирующий магнитный поток будет больше потока обмотки возбуждения.
|
7. Реакция якоря СГ при активно-индуктивной нагрузке.
П Одна из этих составляющих Iq совпадает по фазе с ЭДС и носит название поперечного тока, а другая составляющая перпендикулярна ЭДС и носит название продольного тока.
|
8. Реакция якоря СГ при активно-емкостной нагрузке.
П Одна из этих составляющих Iq совпадает по фазе с ЭДС и носит название поперечного тока, а другая составляющая перпендикулярна ЭДС и носит название продольного тока.
|
9.Изобразите векторную диаграмму токов, потоков, ЭДС явнополюсного синхронного генератора (0<ψ<90), дайте наименование всем векторам, сделайте необходимые пояснения.
Е Еad-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы продольной составляющей тока; Еaq-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы поперечной составляющей тока; Еδ-это вектор ЭДС, наведенной результирующим магнитным потоком; Id- это вектор продольной составляющей тока; Iq-это вектор поперечной составляющей тока; Фаd-это вектор магнитного потока продольной реакции якоря; Фаq-это вектор магнитного потока поперечной реакции якоря; Фf-это вектор магнитного потока созданного в обмотке возбуждения; Фδ-это вектор результирующего магнитного потока.
|
10.Изобразите векторную диаграмму напряжений явнополюсного СГ при симметричной активно-индуктивной нагрузке, дайте наименования векторам, сделайте необходимые пояснения.
И По оси ординат откладываем Е, это ЭДС наводимая в фазе статора потоком обмотки возбуждения. Т.к. нагрузка активно-индуктивная то ток в фазе статора отстает от ЭДС на угол . Ток раскладывается на продольную и поперечную составляющие. Е-это вектор ЭДС, наведенной основным магнитным потоком в фазе обмотки якоря; Еad-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы продольной составляющей тока; Еaq-это вектор ЭДС, наведенной потоком магнитодвижущей силы поперечной составляющей тока; Еδ-это вектор ЭДС, наведенной результирующим магнитным потоком; Еσа-это вектор ЭДС рассеяния фазы обмотки якоря; -Irа-это вектор падения напряжения на активном сопротивлении фазы обмотки якоря; Id- это вектор продольной составляющей тока; Iq-это вектор поперечной составляющей тока.
|
11.Изобразите векторную диаграмму напряжения неявнополюсного СГ при активно-индуктивной нагрузке, дайте наименования векторам, сделайте необходимые пояснения.
В При работе СГ на активно – индуктивную нагрузку, т.е. с током I, отстающим по фазе от ЭДС Е, напряжение на выводах обмотки статора U с увеличением нагрузки уменьшается, что объясняется размагничивающим влиянием реакций якоря. Угол θ между векторами Е и U называется углом нагрузки. Е-это вектор ЭДС, наведенной основным магнитным потоком в фазе обмотки якоря;
Еad=
Еσ-это вектор ЭДС, наведенной результирующим магнитным потоком;
Еσа=
-Irа-это вектор падения напряжения на активном сопротивлении фазы обмотки якоря;
|
12.Изобразите и поясните характеристику холостого хода СГ, запишите условия, при которых она получена.
ХХ:
Х
Рабочая точка А на хар-ке ХХ располагается на участке перегиба характеристик. Хар-ка 1 совпадает с ненасыщенным участком характеристики холостого хода и соответствует ненасыщенному состоянию магнитной цепи машины. Под коэффициентом насыщения магнитной цепи kн понимают отношение суммарной МДС (отрезок ВА) к МДС воздушного зазора(отрезок ВС). Для СМ общего назначения kн=1,1-1,3.
Выбор
рабочей точки в области насыщения
|
13.Изобразите и поясните нагрузочную характеристику СГ, запишите условия, при которых она получена.
Она показывает, как изменяется напряжение генератора U c изменением тока возбуждения if при условии постоянства тока нагрузки I и cos. Характеристика холостого хода (1). Так как ток при cosφ=0 является практически реактивным, то I=Id и реакция якоря в этом случае будет продольной размагничивающей. Вследствие этого, а также из-за падения напряжения в цепи якоря нагрузочная характеристика будет проходить ниже характеристики холостого хода. Нагрузочная характеристика (2). Точка А, соответствующая короткому замыканию , может быть получена из характеристики короткого замыкания по току I, при котором снималась нагрузочная характеристика.
|
14.Изобразите и поясните внешнюю характеристику СГ, запишите условия, при которых она получена.
Внешние
характеристики выполняются при
условии:
О
По
внешним характеристикам определяют
где Е – ЭДС холостого хода.
|
15.Изобразите и поясните регулировочную характеристику СГ, запишите условия, при которых она выполняется.
Регулировочные
характеристики
в выполняются
при условии:
О
|
16.Характеристика короткого замыкания СГ: изобразить характеристики при однофазном, двухфазном и трехфазном коротком замыкании, записать условия при которых они получены, объяснить поведение характеристик и их взаимное расположение.
Х
Если
пренебречь активным сопротивлением
обмотки якоря ( ra
=0),
то уравнение напряжения в режиме
короткого замыкания имеет вид
Вследствие
малости величины падения напряжения
на индуктивном сопротивлении рассеяния
фазы обмотки якоря следует, что ЭДС
|
17.Параллельная работа СГ: условия включения на параллельную работу, контроль соблюдения условий, дать понятие синхронизации. На каждой электрической станции обычно установлено несколько генераторов, которые включаются на параллельную работу. В современных энергосистемах на параллельную работу включены целый ряд электростанций, чем достигается высокая надежность энергоснабжения потребителей, возможность маневрирования энергоресурсами. Существует 2 способа включения СГ на параллельную работу с сетью: способ точной синхронизации и способ самосинхронизации (грубой синхронизации). Условия включения генератора на параллельную работу: 1. Равенство ЭДС включаемого генератора ЕГ и напряжения сети UС,
2 3. ЭДС генератора ЕГ и напряжение сети UС должны находиться в фазе; 4. Чередования фаз ЭДС генератора и напряжения сети должно быть одинаковым.
При
указанных условиях векторы генератора
и сети совпадают и вращаются с одинаковой
частотой, разности ЭДС и напряжений
между одноименными контактами
выключателя при включении генератора
равны нулю
Равенство ЭДС и напряжений достигается путем регулирования тока возбуждения генератора, а контролируется с помощью вольтметра. Изменение частоты и фазы ЭДС генератора достигается изменением частоты вращения ротора генератора. Правильность чередования фаз проверяется только при первом включении генератора. Приведение генератора в состояние удовлетворяющее всем условиям включения на паралельную работу называется синхронизацией. Синхронизация-это обеспечение первых трех условий для параллельной работы и подключение генератора к сети в надлежащий (разумный) момент времени.
|
1 Существует два способа синхронизаций СГ малой мощности: 1)С помощью лампового синхроноскопа (на погасание или вращение света); 2)С помощью нулевого вольтметра. Рассмотрим способ синхронизации с помощью лампового синхроноскопа на погасание света. Генератор состоит из трех ламп /, 2, 3, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. При включении ламп по схеме «на погасание» момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех ламп, вследствие того, что напряжения между точками А-А1, В-В1, С-С1 равны 0. Предположим, что звезда ЭДС генератора Еа, Ев, Ес вращается с угловой частотой г, превышающей угловую частоту вращения с звезды напряжений сети Ua, Uв, Uс. В этом случае напряжение на лампах определяется геометрической суммой Еа+ Ua, Ев+Uв, Ес+Uс. В момент совпадения векторов звезды ЭДС с векторами звезды напряжений эта сумма достигает наибольшего значения, при этом лампы горят с наибольшим накалом (напряжение на лампах равно удвоенному напряжению сети). В последующие моменты времени звезда ЭДС обгоняет звезду напряжений и напряжение на лампах уменьшается. В момент синхронизации векторы ЭДС_ и напряжений занимают положение, при котором Еа+ Ua=0, Ев+Uв=0, Ес+Uс=0 и все три лампы одновременно гаснут. Изменяя скорость вращения первичного двигателя добиваются равенства г=с о чем свидетельствует погасание ламп на длительное время.
|
19.Синхронизация синхронных генераторов малой мощности: изобразить электрическую схему на вращение света, дать необходимые пояснения. Существует два способа синхронизаций СГ малой мощности:
1 Рассмотрим способ синхронизации с помощью лампового синхроноскопа на вращение света. В данной схеме одна из ламп подключается к точкам одной фазы А1-А11, а две другие – между точками разных фаз В1-С11 и С1-В11. В этой схеме до включения выключателя Q лампы будут попеременно загораться и гаснуть. Это будет происходить из-за взаимного перемещения векторов напряжения и ЭДС , вызванного несовпадением их частот. Включение выключателя Q должно быть произведено, когда одна лампа (между А1-А11) погаснет, а две другие лампы будут гореть с одинаковым накалом. Перед включением выключателя Q следует добиться, чтобы вращение света происходило с небольшой скоростью, что достигается регулированием скорости приводного двигателя.
|
21.Угловая характеристика активной мощности возбужденной явнополюсной СМ: изобразить угловую характеристику, записать условия, при которых она получена, дать необходимые пояснения.
Данная
характеристика активной мощности
получена при условии:
1,2- составляющие активной мощности 3- итоговая (результирующая) кривая активной мощности Уравнение для угловой характеристики активной мощности явнополюсной СМ:
Уравнение для угловой характеристики активной мощности явнополюсной СМ имеет две составляющие. Первая составляющая зависит как от напряжения, так и от ЭДС, созданной магнитодвижущей силой обмотки возбуждения. Вторая составляющая не зависит от возбуждения машины. Она возникает вследствие различия в индуктивных сопротивлениях по продольной и поперечной осям. За счет этой составляющей явнополюсный генератор может работать параллельно с сетью и при отсутствии тока возбуждения, когда Е=0. В этом случае магнитный поток будет создаваться только реакцией якоря. При номинальном возбуждении амплитуда второй составляющей мощности составляет 20-35% амплитуды первой, основной составляющей. Максимальная мощность, которая определяет статическую перегружаемость в явнополюсной машине, будет иметь место при θ<π/2.
|
22.Угловая характеристика активной мощности невозбужденной явнополюсной СМ: изобразить угловую характеристику, записать условия, при которых она получена, дать необходимые пояснения.
Д Уравнение для угловой характеристики активной мощности невозбужденной явнополюсной СМ:
Если U*=1,xd*=1,1 Xq*=0,75, то Р*=0,2sin2θ
Синхронная явнополюсная при повреждении способна отдавать в сеть активную мощность.
20.Угловая характеристика активной мощности неявнополюсной СМ: изобразить угловую характеристику, записать условия, при которых она получена, дать необходимые пояснения.
|
|
|
|