Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii
.pdf
Действительно, в момент времени t = О ЭДС еп = Еи sin (р0, эту же
величину выражает и проекция вектора ОА на осьу. В момент времени ? ЭДС
е (?) = Еи sin (со?+(рп ) и проекция вектора, занявшего новое положение ОВ,
выражает ту же величину е (?). В момецт ?' направление вращающегося вектора совпадает с положительным направлением оси у, т.е. проекция е (?' )
равна длине вектора Еч и т.д.
Совокупность двух или большего числа векторов, изображающих
синусоидально изменяющиеся величины одной частоты в начальный момент
времени (t = 0) , называется векторной диаграммой (рис. 6.1 а,б ).
На диаграмме рис. |
6.16 построены векторы трёх токов: /; = Ihi sin со t; |
|||||||||||
/, = I ,u sin (CO t-120°); |
/ ? = Iu= sin ( cot+1200); и показаны синусоиды этих токов. |
|||||||||||
e{t |
= E„sin(a) t'+ |
% |
) |
|
|
|
|
|
|
|
||
) |
|
|
|
_ \е |
|
|
|
|
|
|
||
|
/ |
i y6 |
u>Аиi'+ |
|
|
|
|
|
|
|||
// |
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т® % О |
|
|
| |
|
|||||||
|
|
|
|
\ |
|
cot |
|
|||||
\е(0)=Ем sin <]>о |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1ж |
|
|
|
|
|
|
° |
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
ho |
720 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Неьтрам- |
|
|
|
|
, * |
|
|
w |
|
РЯ |
|
|
|
|
|
|
j |
л |
\ |
|
|
||||
т о ч к а, |
|
|
п р о в о д |
|
: |
|
|
|
|
|||
|
|
к |
|
'F/\А^ |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
с } |
\х |
- |
||
|
|
ЛинейныйЬгА-Л |
|
|
|
—0- В |
[ |
|||||
Линейныа |
провод |
провод |
& |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 6.1 а) Векторная диаграмма ЭДС и её синусоида;
б) Векторная диаграмма и синусоиды трёхфазного электрического
переменного тока; в) Соединение трёхфазных обмоток электрогенератора
с заземленной нейтральной точкой по схеме «звезда» и по схеме
«треугольник».
188
Скорость
изменения
переменного
тока
характеризуется
его
частотой
,
определяемой
как
число
полных
повторяющихся
колебаний
в
единицу
времени
.
Частота обозначается буквой |
/ |
и измеряется в герцах (Гц |
|
многих странах мира) частота тока в электрической сети |
|||
50 |
полным колебаниям (периодам) в секунду. |
||
|
|||
). В России (как и во
50 Гц соответствует
и
Угловая частота ( £0 ) |
- |
скорость |
связана с частотой соотношением: |
||
с0 = 2nf . |
|
|
изменения
тока в радианах в секунду
(6.2)
Электродвижущая
сила
(
ЭДС
)
-
это
сила
,
способная
совершать
работу
по
перемещению
в
электрической
цепи
электрических
зарядов.
ЭДС
измеряется
в
вольтах
(
В
)
и
обозначается
латинской
буквой
Е
.
Синусоида
ЭДС
и
векторная
диаграмма
представлены
на
рис
.
6.1
а
.
Электрическое напряжение
работе по перемещению единицы
(U) |
- |
это величина, численно |
||
электрического |
заряда |
между |
||
равная двумя
произвольными точками электрической цепи. Напряжение, как измеряется в вольтах (В). Если источник ЭДС подключить к замкнутой
и ЭДС,
цепи, то
она окажется под воздействием электромагнитного установятся разности электрических потенциалов или
поля, а на её
напряжения.
участках
Электрической цепью называется, в общем
определенным образом соединенных источников,
виде, совокупность
преобразователей и
потребителей
электрической
энергии
,
через
которые
может
протекать
электрический
ток
(
рис
.
6.2
)
.
a) |
i |
|
|
и |
|
R
ж.
Рис
.
6.2
Пример
простейших
электрических
цепей
а)
последовательное
соединение
элементов
;
б
)
параллельное
соединение
элементов
Электрическое
сопротивление
-
это
способность
элемента
электрической
цепи
противодействовать
в
той
или
иной
степени
прохождению
по
нему
электрического
тока
.
Сопротивление
,
в
общем
случае
,
зависит
от
материала омах (Ом
элемента, его размеров, температуры, частоты тока и измеряется в
). Различают активное (омическое), реактивное и полное
сопротивления.
Они
обозначаются
чаще
всего
соответственно:
R,
X,
Z
.
Активное
сопротивление
элемента
-
это
сопротивление
постоянному
току.
Индуктивное
сопротивление
-
это
сопротивление
элемента
,
связанное
с созданием
Оно зависит
вокруг него переменного или изменяющегося магнитного поля. |
|
от |
конфигурации и размеров элемента, его магнитных свойств и |
|
|
189
|
. Индуктивность |
можно определить как |
меру магнитной |
инерции |
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
частоты тока |
|
|
|
электромагнитного |
поля. По смыслу индуктивность |
в |
|||||||||||||
элемента |
в отношении |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
чем больше |
|||||||||||||
|
|
можно уподобить массе в механике |
. |
|
, |
||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||
электротехнике |
|
Например |
|
магнитного |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
'лыиую энергию |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
, тем |
медленнее |
тем бо |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
индуктивность |
элемента |
|
обладают |
в |
разной мере все элементы |
||||||||||||||
|
|
. Индуктивностью |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||
поля он запасает |
|
|
|
|
|
|
, шины, кабели |
и т.п.. но |
в |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
электрической |
|
цепи переменного тока: провода |
|
|
многовитковые |
||||||||||||||
' |
степени |
обмотки электрических |
машин |
и |
разного рода |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
болыпей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
катушки
.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, связанное |
с |
|||
Ёмкостное |
сопротивление |
- это сопротивление |
элемента |
|
|
|
||||||||||
|
поля. Оно зависит от материала |
|||||||||||||||
созданием |
внутри и вокруг него |
электрического |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
, |
|
|
размеров |
, конфигурации и частоты тока. |
|
|
|
|
|||||||
элемента его |
|
греч. - появление) - в теории |
колебаний и волн переменного |
|||||||||||||
Фаза (от |
||||||||||||||||
тока определяет состояние колебательного процесса в каждый момент |
времени. |
|||||||||||||||
Например |
, |
для / |
= I |
sin ( сог+( |
р ), |
совершающего гармонические |
колебания |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
начальный |
|||||
(рис. 6.1а), |
( |
р - начальная фаза колебаний, т.е. значение фазы в |
||||||||||||||
момент |
времени t |
= |
0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Однофазная |
цепь - это электрическая |
цепь |
|||||
|
напряжение |
. |
|||||
которой |
действует |
одно синусоидальное |
|||||
|
|||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
переменного
тока
,
в
Трёхфазная |
цепь- это электрическая цепь переменного тока, в которой |
|||||||||||||
|
|
|
напряжения |
сдвинутых по фазе обычно на 120°. |
||||||||||
действуют |
три синусоидальных |
|||||||||||||
, дают существенно |
меньшие |
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Трёхфазные |
цепи |
экономичнее |
однофазных |
|
простыми |
|||||||||
|
|
|
выпрямления |
в постоянный ток, позволяют |
||||||||||
пульсации |
тока после |
|||||||||||||
. |
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
средствами |
получать |
вращающееся |
магнитное |
поле в электродвигателях |
||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Фазное |
напряжение |
(рис. |
|||
тока - это |
разность |
||||
электрического |
|||||
|
). |
||||
|
|
||||
|
|
|
|
||
нейтральной |
точкой (проводом |
||||
|
|
|
|
||
6.1в) |
источника |
(приёмника |
||
потенциалов |
между |
выводом |
||
|
||||
|
|
|
||
, сети)
фазы и
Линейное |
напряжение |
( |
|||
электрического |
тока |
- |
это разность |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
рис. 6.1в) |
источника |
( приёмника, |
сети) |
|
|
|
|
|
. |
потенциалов |
между выводами смежных фаз |
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
Электромагнитная |
индукция есть |
возникновение |
ЭДС в проводнике |
|||||||||
|
проводящем |
контуре |
||||||||||
|
или в замкнутом |
|||||||||||
движущемся |
в |
магнитном поле |
||||||||||
в результате |
изменения |
|||||||||||
|
|
контура в магнитном поле или |
||||||||||
вследствие |
движения |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
самого
поля
.
Взаимная |
индукция |
- |
это явление |
возбуждения |
ЭДС |
в |
одной |
|||||||
|
|
электрического |
тока в другой цепи или |
при |
||||||||||
электрической |
цепи при изменении |
|||||||||||||
|
||||||||||||||
|
|
. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
этих двух цепей |
|
|
|
|
|
||||||
изменении |
взаиморасположения |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Самоиндукция |
- наведение ЭДС |
в |
|
|
|||
протекающего |
в ней электрического тока. |
||
|
|
|
|
электрической
цепи
при
изменении
Магнитодвижущая |
сила |
(МДС) |
- ранее |
часто называлась |
|||||||||
|
|
|
|
|
магнитное |
||||||||
|
|
|
силой |
- |
|
|
, характеризующая |
|
действие |
||||
намагничивающей |
|
это величина |
при |
расчётах |
магнитных |
цепей по |
|||||||
электрического |
тока. МДС вводится |
||||||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|||
|
с ЭДС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
аналогии |
в электрических цепях |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
190
Электрическая энергия |
- |
это |
производить работу, преобразовываясь |
||
способность электромагнитного поля в другие виды энергии (механическую,
тепловую,
световую,
химическую
и
др
.
)
.
Электрическая электрических зарядов в
мощность |
- |
это |
работа |
по |
перемещению |
|
|
|
|
|
|
единицу времени. Единица измерения мощности |
|||||
|
|
|
|
|
- |
ватт (Вт), киловатт (кВт
реактивную мощности.
)
,
мегаватт
(
МВт
)
.
Различают
активную
и
Активная электроэнергии в
мощность ( Р) - это мощность, связанная с преобразованием
тепловую или механическую энергию. В цепях переменного
синусоидального |
тока: |
|
|
|
||
Р |
= UIcos |
( |
p = |
/ |
2 |
Д, (Вт), |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
где: U |
- действующее |
значение |
||||
напряжения
,
JJ
=
-Ц |
- |
^ |
|
V 2 |
|
,
(
6.3
)
|
I |
- |
действующее значение тока, |
/ |
= |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
р |
|
угол |
|
|
|
|
( |
- |
сдвига |
между вектором напряжения и тока, |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
град.
Реактивная |
( |
индуктивная) мощность ( |
QL |
) |
|
синусоидального тока |
в установившихся режимах |
||||
в цепях связана
переменного с созданием
магнитных
полей
в
элементах
цепи
и
покрытием
потерь
на,
так
называемые
,
поля рассеяния этих
(В-Ар).
Q l = UI sirup
элементов. |
|||
= I |
2 |
Xl |
В |
|
|||
|
|
* |
|
-
QL - Ар
измеряется
в
вольт-амперах реактивных
(6.4)
Реактивная
(
ёмкостная
)
мощность
(
Qc
)
в
цепях
переменного
синусоидального
тока
в
установившихся
режимах
направлена
на
создание
электрических
полей
в
диэлектрических
средах
элементов
цепи
:
тока
QC = UI sin р |
= 12 |
ХС |
, В Ар |
|
|
(6.5) |
( |
|
|
|
|
|
|
Полная мощность |
( S) элемента в цепи переменного синусоидального |
|||||
определяется |
как геометрическая |
сумма |
активной |
и реактивной |
||
мощностей: |
|
|
|
|
|
S = |
\ |
Р |
2 |
+ |
Q |
|
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
или
S
=
U I
,
или
Г
Z
,
В
-
А,
(
6.6
)
где
Z
=
\
R
2
+
ixL
-
Хс
)
~
полное
сопротивление
цепи
,
Ом.
Диэлектрики
-
это
вещества
практически
не
проводящие
электрический
ток
.
Диэлектрики
бывают
твёрдые
,
жидкие
и
газообразные
.
Важнейшими
характеристиками
диэлектриков
являются
:
диэлектрическая
восприимчивость
,
диэлектрическая
проницаемость
и
электрическая
прочность.
Диэлектрические
потери
есть
мощность,
выделяющаяся
в
диэлектрике
при
воздействии
на
него
переменного
электрического
поля
.
Потери
мощности
в
диэлектриках
,
работающих
в
переменном
поле
,
оцениваются
тангенсом
угла
191
|
|
|
Р |
/ |
|
, |
Ра |
|
мощность |
|
диэлектрических |
потерь: tgd |
= |
Рр |
где |
- |
|||||
|
|
|
|
, 8 |
- угол |
|||||
потерь, Р |
- реактивная мощность |
|
|
|
|
|
||||
конденсатора |
|
|||||||||
потерь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диэлектрических диэлектрических
Конденсатор |
|
электрический |
- |
это |
|
электрическая |
ёмкость |
, |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
электродов |
|
(обкладок), |
||||||||||||||||||||
|
|
устройство из двух или более |
|
|||||||||||||||||||||||||
представляющая |
собой |
|
||||||||||||||||||||||||||
сравнению |
с размерами |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, толщина которого |
мала по |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
разделённых |
диэлектриком |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
обкладок. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
это |
устройство |
, |
выполненное |
из |
||||||||||
Электрическая |
изоляция |
- |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
для |
изоляции |
частей |
||||||||||||||||||
диэлектрических |
материалов |
и |
предназначенное |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
электрическими |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
под |
|
разными |
||||||||||||||||||||||||
электрооборудования |
, |
|
находящихся |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
предотвращения коротких замыканий на землю, |
на |
|||||||||||||||||||||||||
потенциалами |
с |
целью |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и конструкции. Наиболее |
распространенные |
|||||||||||||||||||
корпус машин, на сооружения |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
смолы |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
эпоксидные |
|
|||||||
материалы: |
фарфор |
, |
слюда, бумага, |
минеральное |
масло |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
стекло
и
другие
.
Изоляторы |
- из фарфора и стекла - |
одни из основных |
|
|
элементов |
для |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
изоляции электроустановок и наиболее широко распространены. По своему |
||||||||||||||||||||||||
|
|
изоляторы подразделяются на |
|
|
|
, проходные |
и линейные |
|||||||||||||||||
назначению |
опорные |
|
электрическими |
и |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
соответствующими |
стандартами |
||||||||||||||||||
с нормированными |
||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
для крепления |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
изоляторы |
предназначены |
||||||||||||||||||||
механическими |
нагрузками. Опорные |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
и |
||||||||||||||||||||
|
|
|
для изоляции |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
. |
Проходные |
изоляторы |
служат |
||||||||||||||||
и изоляции |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
токоведущих частей |
|
|
|
|
в закрытых помещениях, баках |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, находящихся |
||||||||||||||||
соединения |
|
токоведущих частей |
токоведущими |
частями |
электроустановок |
и |
||||||||||||||||||
трансформаторов |
с открытыми |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
проводов |
и |
||||||||||||||||||
|
для изоляции и крепления |
|||||||||||||||||||||||
ЛЭП. Линейные изоляторы служат |
||||||||||||||||||||||||
грозозащитных |
тросов воздушных ЛЭП и |
подстанций. |
Рисунки |
различных |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
в соответствующих |
параграфах |
главы 6 |
. |
|
|
|
|
|||||||||||||
изоляторов |
|
приведены |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Изоляционное |
масло |
- |
это минеральное масло |
|||
очистки, |
диэлектрическими |
свойствами |
. |
|||
|
||||||
обладающее |
|
|
|
|
|
|
повышенной
степени
Пробивное |
напряжение |
- это |
напряжение, при |
котором |
происходит |
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
|
), т.е. |
наступает предел |
электрической |
прочности |
||||||||||||||||||
пробой ( |
разрушение |
|||||||||||||||||||||
|
поля |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
значение напряженности |
электрического |
||||||||||||||||||
|
|
|
, а соответствующее |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
диэлектрика |
|
|
|
прочностью |
диэлектрика. |
|
|
|
|
|||||||||||||
называется |
электрической |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
химические вещества, в которых |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
- это |
растворимые |
|||||||||||||||||
Электролиты |
||||||||||||||||||||||
|
электрического |
тока |
осуществляется |
в результате |
||||||||||||||||||
прохождение |
постоянного |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
распадом. Положительно |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
электролизом |
|
|||||||||||||||||
движения |
ионов и |
сопровождается |
- |
|||||||||||||||||||
|
|
ионы (катионы) движутся к |
катоду, отрицательно |
заряженные |
ионы |
|||||||||||||||||
заряженные |
||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||
(
анионы
)
движутся
к
аноду.
Короткое замыкание (КЗ)- это образование электрического |
контакта |
|||||||||
вследствие |
соединения |
проводников |
электрической |
цепи, не предусмотренного |
||||||
|
|
части ГЭС |
||||||||
|
условиями работы. Это явление в |
электрической |
||||||||
нормальными |
||||||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||
относится |
к числу самых опасных случаев. |
между |
фазами |
(2-х и 3-х - |
||||||
|
переменного тока КЗ может быть |
|||||||||
В сети |
||||||||||
фазное) или вследствие замыкания фазы на землю (однофазное). В сети |
||||||||||
192
постоянного тока КЗ бывает между полюсами или полюсом и землёй. КЗ
возникает из-за нарушения изоляции частей электрической установки и обычно
сопровождается значительным увеличением силы тока в цепи, что создаёт
опасность повреждения оборудования. У потребителей электроэнергии в
момент КЗ резко снижается электрическое напряжение. Для предотвращения
опасных последствий КЗ применяют релейную защиту или устанавливают
плавкие предохранители, которые обеспечивают быстрое отключение участка с КЗ.
Релейная защита - это комплекс электрических устройств,
содержащих релейные элементы (реле), способные выявлять скачкообразное
изменение контролируемых параметров (тока, напряжения, частоты тока,
мощности и др.), и при достижении их недопустимых значений выдавать
командные импульсы на отключение поврежденных участков электроустановки
или на остановку агрегатов, машин, механизмов.
Переходный процесс в электрических установках представляет собой
переход от одного установившегося состояния к другому установившемуся
состоянию в результате планового включения или отключения генераторов, а
также при возникновении КЗ либо при внезапных изменениях нагрузки
(мощности).
Электрическая машина - это электромеханическое устройство,
осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической
энергии ( электрогенератор и электродвигатель).
6.2. Гидрогенераторы
Гидрогенератор- это синхронная электрическая машина трёхфазного
тока, приводимая во вращение гидротурбиной и преобразующая механическую
энергию турбины в электрическую (поскольку здесь и далее речь идёт о гидрогенераторах, устанавливаемых на ГЭС, то далее воспользуемся лишь
термином «генератор», за исключением случаев, когда требуется
сопоставить их с турбогенераторами).
Генератор состоит из неподвижной части - статора, включающего в
себя корпус и сердечник с обмоткой, а также вращающегося ротора, в составе
которого: остов, спицы, обод и полюса (рис. 6.3).
Сердечник статора (активное железо) имеет пазы, в которые уложена
обмотка статора (витки проводников, соединенные по специальной схеме).
На внешней стороне обода ротора прикреплены полюсы ротора,
состоящие из сердечника, полюсного наконечника и полюсной катушки (рис. 6.4).
Катушки полюсов соединены между собой и образуют обмотку возбуждения. В эту обмотку подаётся постоянный ток - ток возбуждения генератора. При
обтекании током на каждой паре катушек образуется постоянное
электромагнитное поле с северным и южным полюсом, как у обычных магнитов.
Сердечник статора вместе с полюсами ротора образуют магнитную систему генератора ( рис. 6.5), в которой основной магнитный поток Ф,
193
замыкаясь |
в магнитной цепи, проходит |
||||||
|
hZ! |
|
|
слой |
|||
зубцовый |
слой статора |
, зубцовый |
|||||
|
. |
||||||
и спинку ротора (обод) |
Lo6 |
||||||
статора |
|||||||
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
ряд участков: воздушный |
||
|
hr |
hm |
ротора |
, полюс ротора |
|
|
|
|
зазор <5,
, спинку
1
?
-
2 3 4
щ |
4 |
S |
|
|
|
||
|
* |
t |
|
I |
|
||
|
|
||
|
|
|
|
|
: |
|
|
Щ |
|
Г : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
11 |
1 2 |
1 3 |
1 4 |
Рис. 6.3 |
Разрез по гидрогенератору Саяно-Шушенской ГЭС |
||||
5 б 7
В
9 1 0
3
|
|
|
1 - перекрытие генератора; 2 - контактные кольца |
ротора |
; |
|
|||||||||||
- |
генераторный подшипник; 4 |
- железобетонный |
кожух |
(«бочка») генератора |
|||||||||||||
|
|
; 6 - лобовые |
части обмотки статора; |
7 |
- полюсы ротора; |
||||||||||||
5 |
|
||||||||||||||||
- крестовина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|||
|
|
8 - |
сердечник статора |
; |
9 - |
|
корпус статора |
; 10 |
- обмотка |
возбуждения |
|||||||
|
|
|
|
|
- спицы ротора; 13 |
- |
вал |
14 - подпятник |
; |
||||||||
|
|
11 |
|
|
; 12 |
|
|
|
|
; |
|
||||||
|
|
- воздухоохладители |
|
|
|
|
|
|
|
- остов ротора |
|
||||||
|
|
15 - тормозной диск |
(кольцо); 16 - обод ротора; 17 |
|
|||||||||||||
;
Частота |
вращения |
гидрогенераторов |
существенно |
меньше, |
чем |
|||||||||||||
|
|
тока промышленной |
||||||||||||||||
для получения |
переменного |
|||||||||||||||||
|
, поэтому |
|||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
турбогенераторов |
|
|
требуется |
большое количество полюсов. |
||||||||||||||
частоты |
50 Гц в |
гидрогенераторе |
||||||||||||||||
|
|
конструкцию |
, поэтому |
|||||||||||||||
|
явнополюсную |
|||||||||||||||||
Роторы |
гидрогенераторов |
имеют |
||||||||||||||||
|
. Все |
|||||||||||||||||
|
|
машинами |
||||||||||||||||
|
|
синхронными |
||||||||||||||||
гидрогенераторы |
называют |
явнополюсными |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
являющемся |
также |
и ярмом |
||||||||||||||||
закреплены на его ободе, |
||||||||||||||||||
полюсы |
ротора |
|
||||||||||||||||
|
|
|
замыкаются |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, в котором |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
(неактивная часть магнитопровода) магнитной системы |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
потоки полюсов |
(рис. 6.5) |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вращение |
генераторов |
|
|
агрегат сверху |
вертикальный |
. |
|
принято
по
часовой
стрелке
,
если
смотреть
на
Под |
воздействием |
вращающего |
момента турбины ротор генератора |
|||||
|
. При |
этом в обмотке |
статора в соответствии |
|||||
|
|
|
||||||
также вращается с той же частотой |
|
наводится |
ЭДС. Так как обмотка |
|||||
с явлением |
электромагнитной |
индукции |
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
194
сшшра |
ja |
ny |
i |
а |
|
Mi\. |
|||
током статора. |
|
|||
па
naipyjrvy
,
ШЬ
ЦСПИ
JIUH
UUMU
1
КИ
ПОЯВИТСЯ
ГОК
,
НаЗЫВаеМЫИ
1
2
У
о)
*
/
Рис
.
6.4
Схема
роторов
гидро
-
и
турбогенераторов
1
-
|
а) ротор с явно выраженными полюсами гидрогенератора; |
|
|
|
б) ротор с неявно выраженными полюсами турбогенератора |
|
|
сердечник полюса; 2 - полюсный наконечник; 3 |
- полюсная катушка; 4 - |
обод ротора; |
|
5 |
- ротор турбогенератора; 6 - обмотка |
возбуждения турбогенератора |
|
выше
В процессе вращения ротора его частотой пересекает каждый
магнитное поле вращаясь с указанной |
||
из |
проводников |
обмотки статора |
попеременно то северным
полюсом. При этом каждая
магнитным полюсом, то южным магнитным
смена полюсов сопровождается изменением
направления ЭДС в обмотке статора. Таким
синхронного генератора наводится переменная
образом, в обмотке статора ЭДС, а поэтому ток статора и
ток в нагрузке также |
переменный. В трёхфазной обмотке переменные ЭДС |
||||||
одинаковы по значению, сдвинуты по фазе относительно друг друга на V |
3 |
||||||
периода |
( |
120 |
) |
|
|||
и образуют трёхфазную симметричную систему ЭДС. |
|||||||
|
эл. град. |
|
|||||
r s
I |
/ |
\ |
s
/ |
\ |
\ |
|
|
] |
|
|
С подключением |
нагрузкив |
|||||||
фазах |
|
обмотки |
статора, |
|||||||
обозначаемых |
А |
, |
В и |
С (фазы |
||||||
обозначаются |
и |
|
расцветкой |
- |
||||||
соответственно: жёлтая |
|
|
||||||||
красная |
|
|
|
|
, зелёная, |
|||||
, появятся токи |
статора |
14 |
. |
|||||||
/ |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
, |
/ . При этом трёхфазнаяобмотка |
|||||||||
я |
|
|
|
|
вращающееся |
|||||
статора |
создаёт |
|||||||||
магнитное поле. |
Частота враще |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¬ |
|
Рис
.
6.5 |
Схема участка магнитной |
|
явнополюсного |
синхронного генератора |
|
цепи
ния |
этого |
поля |
равна |
частоте |
|
вращения |
ротора |
генератора, |
связанного зависимостью (6.10). |
||
Таким образом, в син |
||
|
|
¬ |
хронном
генераторе
поле
статора
и
ротор
вращаются
синхронно
(
точно
совпадают
по
времени),
отсюда
и
название
-
синхронные
машины
.
В
процессе
работы
нагруженного
синхронного
генератора
в
нём
одновременно действует
возбуждения или искажая
МДС возбуждения,
его форму.
усиливая
или
ослабляя
поле
195
Воздействие
МДС
обмотки
статора
(
якоря
)
на
МДС
обмотки
возбуждения
называется
реакцией
якоря
.
Реакция |
якоря оказывает |
влияние |
на рабочие свойства |
синхронного |
||||||||||||||||||||||||||||
генератора, |
так как изменение |
магнитного |
поля в машине |
сопровождается |
||||||||||||||||||||||||||||
обмотке статора, а следовательно изменением |
||||||||||||||||||||||||||||||||
изменением |
ЭДС, |
наведённой в |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, связанных |
с этой ЭДС. Влияние |
реакции якоря |
на |
|||||||||||||||||||||||
и ряда других величин |
||||||||||||||||||||||||||||||||
работу генератора зависит от значения и характера |
нагрузки. Генераторы |
, |
как |
|||||||||||||||||||||||||||||
или |
||||||||||||||||||||||||||||||||
правило |
, работают |
на |
смешанную нагрузку |
(активно-индуктивную |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ёмкостную |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
активно- |
|
|
|
|
|
|
выводах |
|
|
|
|
, |
|
работающего |
|
с |
нагрузкой |
, |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Напряжение |
|
на |
генератора |
режиме холостого хода (воз |
|
|||||||||||||||||||||||||||
отличается |
от напряжения этого |
генератора в |
¬ |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
генератора, |
отключенного от нагрузки). Это объясняется |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
бужденного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
влиянием |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
магнитным потоком |
рассеяния |
, падением |
||||||||||||||||||||||
ряда причин: реакцией якоря, |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
напряжения в |
активном |
сопротивлении |
обмотки |
статора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
в режиме |
|
|
|
|
|
компенсатора (СК) с |
||||||||||||||||||
Генератор может работать |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
синхронного |
|
|
(см. ниже). В |
этом |
||||||||||||||
целью регулирования |
реактивной |
мощности в энергосистеме |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
фаз |
между |
током |
и |
|
напряжением |
и |
||||||||||||||||||||||||
режиме |
для |
компенсации сдвига |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
напряжения в ЛЭП |
генератор |
переводится в |
двигательный |
||||||||||||||||||||||||||
регулирования |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
при перевозбуждении |
ротора) или потребляя |
( |
при |
|||||||||||||||||||||||||
режим, |
вырабатывая ( |
|||||||||||||||||||||||||||||||
недовозбуждении |
) реактивную |
мощность. |
подразделяются |
на вертикальные |
и |
|||||||||||||||||||||||||||
По расположению вала генераторы |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
горизонтальные
.
Горизонтальные |
генераторы |
|
применяются |
в основном |
в компоновке |
с |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
на ГАЭС и в |
||||||||||||||||||||||
обратимыми |
турбинонасосами |
|||||||||||||||||||||||||||||
ковшовыми |
турбинами, |
с крупными |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ГЭС. |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
турбинами |
низконапорных |
|||||||||||||||||||||||||
агрегатах |
с поворотно лопастными |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
капсульных |
|
|
|
- |
|
ГЭС |
устанавливаются |
, |
как |
правило, |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
На |
современных |
крупных |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
упрощается |
их конструкция |
, |
||||||||||||||||||||||||||
вертикальные |
генераторы, так как при этом |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
эксплуатации, |
а также |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
и улучшаются условия |
||||||||||||||||||||||||||
повышается |
надёжность |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГЭС в |
|
|
|
|
Генератор |
|||||||||||||||
|
габариты машинного зала и здания |
|
|
|
. |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
уменьшаются |
целом |
|
|
|
|
, |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
относится |
к основному |
гидросиловому |
оборудованию |
ГЭС, он объединяется |
||||||||||||||||||||||||||
(совокупность |
единого |
|||||||||||||||||||||||||||||
единый |
технологический |
цикл |
||||||||||||||||||||||||||||
как мы уже |
отмечали, в |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
название |
- |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
объединение носит |
||||||||||||||||||||||||
технологического |
процесса) с турбиной - это |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
гидроагрегат
(
агрегат
).
Генератор
в
электрических
графических
схемах
обозначается
|
~ |
|
|
|
: |
( |
). |
|
|
символом |
|
|
лопастной |
|
|
|
, состоящий |
из поворотно |
|
|
|
- |
||
Гидроагрегат |
|
|
||
с вертикальным валом, показан на рис. 6.6 |
|
|||
|
|
|
. |
|
турбины
и
генератора
Электроэнергия |
, вырабатываемая |
выводов обмотки статора. |
|
генератором,
снимается
с
главных
В |
зависимости |
от |
конструкции |
|
подразделяются |
на подвесные и зонтичные |
|||
|
|
|
||
опирания (рис. 6.7).
ротора
генераторы
196
12
I I
Рис
.
6.6
Гидроагрегат
с
вертикальным
валом
9
1 |
- |
генератор; 2 |
- возбудитель генератора; 3 - маслонапорная установка турбины; |
||||||
|
|
|
4 |
- опора ротора генератора на крышку турбины; 5 - крышка турбины; |
|||||
6 |
- спиральная камера; |
7 - рабочее колесо турбины; 8 - массив агрегатного блока; |
|||||||
|
|
ротор |
|
|
|
; 10 |
- статор генератора; 11 - верхняя крестовина генератора |
||
- |
|
|
|
|
генератора |
||||
|
|
|
|
12 |
- |
маслоприёмник сервомотора рабочего колеса турбины; |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
13 |
- сервомотор направляющего аппарата турбины |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
I ¥-
L
;
Рис
.
6.7
Схемы
генераторов
:
а)
зонтичного
;
б
)
подвесного
1
-
статор |
; |
2 |
- |
ротор; 3 |
- верхняя крестовина; 4 - нижняя крестовина; 5 |
- подпятник |
|||
6 - верхний направляющий подшипник; 7 - нижний направляющий подшипник; |
|||||||||
|
|
|
|
8 |
- |
вал |
ротора |
- перекрытие шахты |
|
|
|
|
|
|
; 9 |
|
|
||
;
19L