Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

sd_lab.doc

Скачиваний:

Добавлен:

04.12.2018

Размер:

1.27 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

2.2 Лабораторна робота №2

Дослідження паралельної роботи синхронного генератора з мережею трифазного струму.

Основні теоретичні положення.

При включенні синхронного генератора в мережу на паралельну роботу необхідно дотримуватись наступних умов: ЕРС генератора в момент підключення його до мережі повинна бути рівна й протилежна по фазі напрузі мережі ( ), частота ЕРС генератора повинна дорівнювати частоті змінної напруги в мережі ; порядок проходження фаз на виводах генератора повинен бути таким же, що й на затискачах мережі.

Приведення генератора в стан, що задовольняє всім зазначеним умовам, називають синхронізацією. Недотримання будь-якої з умов синхронізації приводить до появи в обмотці статора зрівняльних струмів, надмірне значення яких може бути причиною аварії.

Включити генератор у мережу з паралельно працюючими генераторами можна або способом точної синхронізації, або способом самосинхронізації

Спосіб точної синхронізації. Сутність цього способу полягає в тому, що, перш ніж включити генератор у мережу, його приводять у стан, що задовольняє всім перерахованим вище умовам. Момент дотримання цих умов, тобто момент синхронізації, визначають приладом, що називається синхроноскопом.

Після підключення генератора у мережу при дотриманні всіх умов синхронізації його ЕРС рівна за значенням і протилежна по фазі напрузі мережі (рис. 2.1, а), тому струм у колі генератора дорівнює нулю, тобто генератор працює без навантаження. Механічна потужність приводного двигуна P₁ у цьому випадку повністю витрачається на покриття втрат холостого ходу:

Рис. 2.1. Векторні діаграми синхронного генератора, включеного на паралельну роботу в мережу великої потужності:

а – при роботі без навантаження; б – при роботі з навантаженням

Відсутність струму в обмотці статора синхронного генератора приводить до того, що обмотка статора не створює обертового магнітного поля й у генераторі діє лише магнітне поле збудження, що обертається разом з ротором з кутовою частотою , але не створює електромагнітного моменту.

Якщо ж збільшити обертаючий момент приводного двигуна , то ротор машини, одержавши деяке прискорення, зміститься щодо свого первісного положення на кут у напрямку обертання. На такий же кут виявиться зрушеним вектор ЕРС генератора щодо свого положення, відповідного до режиму х.х. генератора (рис. 2.1, б). У результаті у колі статора з’явиться результуюча ЕРС , яка створить у колі обмотки статора генератора струм I₁. Якщо зневажити активним опором обмотки статора й вважати опір цієї обмотки чисто індуктивним, то струм , відстає по фазі від на кут 90° (рис. 2.1, б) і відстає по фазі від ЕРС на кут .

Струм I₁ створює магнітне поле, що обертається синхронно з ротором і створює разом з полем ротора результуюче магнітне поле синхронної машини. Вісь цього результуючого поля d’-d’ не збігається з поздовжньою віссю полюсів ротора d – d: у синхронному генераторі вісь полюсів ротора d - d випереджає вісь результуючого поля машини d’-d^’ на кут (рис. 2.2, а).

Рис. 2.2. До поняття про електромагнітний момент синхронного генератора.

Відомо, що різнойменні магнітні полюси взаємно притягаються, тому між намагніченими полюсами ротора й неявно вираженими полюсами обертового поля статора виникають сили магнітного притягання (рис. 2.2, б).

U- подібні характеристики синхронного генератора.

Якщо припустити, що генератор після підключення до мережі працює без навантаження, то його ЕРС урівноважує напруга мережі . Якщо збільшити струм в обмотці збудження, тобто перезбудити машину, то ЕРС збільшиться до значення й у колі генератора з’явиться надлишкова ЕРС (рис. 2.3, а), вектор якої співпадає з вектором ЕРС . Струм , викликаний ЕРС , буде відставати від неї по фазі на 90° (оскільки ). Стосовно ЕРС цей струм також буде відстаючим (індуктивним). Зі збільшенням перезбудження значення реактивного (індуктивного) струму збільшиться.

Якщо ж після того, як генератор підключений до мережі, зменшити струм збудження, тобто недозбудити машину, то ЕРС зменшиться до значення й у колі генератора знову буде діяти надлишкова ЕРС . Тепер вектор цієї ЕРС буде співпадати з вектором напруги мережі (рис. 2.3, б), і тому струм, викликаний цією ЕРС і відстаючий від неї по фазі на 90°, буде випереджальним (ємнісним) стосовно ЕРС генератора .

Рис. 2.3. Векторні діаграми ЕРС синхронного генератора, включеного на паралельну роботу

Струм , що відстає по фазі від ЕРС , стосовно напруги мережі є випереджальним і, навпаки, струм, що випереджає по фазі ЕРС , є відстаючим стосовно напруги .

Якщо при всіх змінах струму збудження обертаючий момент приводного двигуна залишається незмінним, то також незмінним залишається активна потужність генератора:

Із цього виразу випливає, що при активна складова струму статора .

Таким чином, ступінь збудження синхронного генератора впливає тільки на реактивну складову струму статора. Що ж стосується активної складової струму , то вона залишається незмінною.

Залежність струму статора від струму в обмотці збудження при незмінному активному навантаженні генератора зображується графічно U-подібною кривою. На рис. 2.4 представлені U-подібні характеристики при = const, побудовані для різних значень активного навантаження: = 0; = 0,5 і = .

U-подібні характеристики синхронного генератора показують, що будь-якому навантаженню генератора відповідає таке значення струму збудження , при якому струм статора стає мінімальним і рівним тільки активній складовій: . У цьому випадку генератор працює при коефіцієнті потужності =1.

Значення струму збудження, що відповідають =1 при різному навантаженні генератора, показані на рис. 2.4 пунктирною кривою. Деяке відхилення цієї кривої вправо вказує на те, що при збільшенні навантаження струм збудження, що відповідає =1, зростає.

Рис. 2.4. U - подібні характеристики синхронного генератора

Досліджувана установка.

1. Синхронний генератор (СГ).

2. Приводний двигун постійного струму незалежного збудження.

3. Електровимірювальні прилади: вимірювальний комплект К-505; індикатор швидкості; амперметри, вольтметри.

4. Перемикачі: однополюсні (А1, А2) - 2 шт.; триполюсні (А3, А4) - 2 шт.

Дослід 1. Синхронізація СГ з мережею трифазного струму.

Порядок виконання.

1. Ознайомитися з установкою. Записати до протоколу паспортні дані генератора.

2. Зібрати схему згідно рис. 2.5.

3. Привести схему до вихідного стану - всі вимикачі А1-А4 розімкнуті.

4. Включити автомат А1. За допомогою реостата Rдз встановити номінальне значення струму обмотки збудження приводного двигуна постійного струму.

5. Включити автомат А2 та запустити приводний двигун постійного струму. Встановити номінальну швидкість його обертання.

6. За допомогою ЛАТРу встановити номінальне значення постійної напруги на обмотці збудження СГ.

8. За допомогою вимірювального комплекту К-505 перевірити вихідне значення напруги обмотки статора СГ, за допомогою частотоміра перевірити частоту СГ.

9. Регулюючи струм в обмотці збудження або струм у якорному колі ДПС встановити напругу та частоту на виході СГ такими, що дорівнюють напрузі та частоті трифазної мережі.

10. Увімкнути автомат А4 (рис. 2.5) та перевірити порядок чергування фаз СГ за допомогою лампового синхроноскопа. Якщо всі лампи спалахують і тухнуть одночасно, то порядок чергування фаз СГ та мережі співпадають. Якщо лампи спалахують по черзі (круговий вогонь), порядок чергування фаз необхідно узгодити. Для цього поміняти місцями дві будь-які дві фази на СГ.

11. У момент повного погасання ламп синхроноскопа підключити СГ до мережі трифазного струму шляхом вмикання автоматичного вимикача А3.

Дослід 2. Паралельна робота СГ з мережею трифазного струму при зміні електромагнітного моменту приводного двигуна.

Порядок виконання.

1. Синхронізувати СГ з мережею трифазного струму згідно досліду 1.

2. Збільшуючи струм у якорній обмотці ДПС за допомогою регулятора напруги або в обмотці збудження за допомогою реостата Rдз, досягти зростання обертового моменту приводного двигуна. Зростання обертового моменту на валу СГ призводить до появи струму у його статорній обмотці і, відповідно, до появи активної потужності, що генерується у трифазну мережу. Зафіксувати отримані значення струмів та потужності за допомогою вимірювального комплекту К-505 та занести до табл. 2.1.

3. Аналогічно до п.2 досягти зменшення приводного моменту СГ. Виміряні значення струмів у статорній обмотці СГ, напруг та активної потужності, що споживається СГ з трифазної мережі, занести до табл. 2.1.

Таблиця 2.1

№ д/д

Характеристика активного навантаження, Iзб=const

Виміряно

Обчислено

U_A

U_B

U_C

I_A

I_B

I_C

P_A

P_B

P_C

U_Г

I_Г

P₂

cosφ

Середня величина напруги статорної обмотки СГ:

Середня величина струму статорної обмотки СГ:

Середня величина активної потужності СГ:

Величина коефіцієнта потужності:

Дослід 3. Дослідження U-подібних характеристик СГ.

Порядок виконання.

1. Синхронізувати СГ з мережею трифазного струму згідно досліду 1.

2. Встановити режим точної синхронізації, тобто коли , .

3. Залишаючи момент СГ незмінним, поступово підвищувати струм збудження СГ, доводячи струм статора СГ до . Для фіксування виміряних величин використати табл. 2.2. Після досягнення максимального значення струму статора СГ зменшити струм збудження до номінального значення, при якому А.

4. Переконавшись, що А, забезпечити подальше зменшення струму збудження . При цьому струм статорної обмотки повинен зростати. Зафіксувати вимірювані величини для 5-6 точок та результати занести до табл. 2.2.