Лабораторная работа 7 параллельная работа синхронного генератора с электрической сетью бесконечной мощности

Ц е л ь р а б о т ы – ознакомиться с типами синхроноскопов; изучить условия включения, способы синхронизации и регулирования активной и реактивной мощности синхронного генератора [1, с. 240 – 250; с. 704 – 725].

7.1. Основные теоретические положения

Большинство синхронных генераторов работает параллельно с электрической сетью, т.е. вырабатываемая электрическая энергия отдается в единую энергосистему, к которой подключены несколько источников. Начальной стадией параллельной работы машины с сетью является процесс включения ее в сеть или иначе синхронизация машины с сетью. При этом стараются добиться условий, когда при включении ток статора генератора будет равен нулю. В зависимости от того, как выполняются операции при подключении синхронной машины, различают два способа синхронизации: точная и грубая (самосинхронизация).

Точной синхронизацией машины называют такую, при которой процесс включения протекает практически при отсутствии тока в цепи якоря (статора), поэтому следует выполнить следующие предварительные операции:

1) довести частоту вращения машины до величины, близкой к синхронной, что можно выполнить с помощью первичного двигателя. При этом частота ЭДС подключаемого генератора примерно равна частоте напряжения сети;

2) регулируя возбуждение синхронной машины, установить ЭДС на зажимах подключаемого генератора, равную напряжению сети;

3) проверить соотношение последовательности фазных напряжений и подключаемого генератора (правильность чередования фаз);

4) в момент включения генератора на параллельную работу с сетью напряжение генератора и напряжение сети должны быть в фазе.

П

ри выполнении указанных условий векторы напряжения сети и ЭДС генератора совпадают и вращаются с одинаковой частотой. Проверить выполнение равенства напряжения генератора и напряжения сети можно с помощью вольтметра. Выполнение всех остальных условий проверяется с помощью ламповых и стрелочных синхроноскопов. Схема включения ламповых синхроноскопов показана на рис. 19, где ламповый синхроноскоп включен по схеме вращения света. Медленное его вращение указывает на примерное равенство частот сети и генератора. Если ламповый синхроноскоп собран по схеме вращения света, а в действительности получено одновременное погасание ламп, то это сигнализирует о неправильном чередовании фаз генератора и сети. При этом необходимо поменять местами начала двух фаз обмотки статора генератора. Включить генератор на параллельную работу в сеть можно после выполнения всех условий в тот момент, когда гаснет лампа синхроноскопа (см. рис. 19), сигнализирующая о выполнении последнего условия, т.е. напряжение сети и напряжение генератора находятся в фазе.

Ламповые синхроноскопы применяют для генераторов небольшой мощности; для мощных генераторов используют электромагнитные стрелочные синхроноскопы.

С

уть метода грубой синхронизации (самосинхронизация) заключается в том, что генератор включается в сеть в невозбужденном состоянии при частоте вращения, близкой к синхронной. После включения обмоток статора генератора в сеть немедленно включают возбуждение и генератор втягивается в синхронизм. При самосинхронизации генератора появляются толчки тока в обмотке статора, однако они не превышают .

7.1.1. Регулирование реактивной мощности генератора

П

осле включения генератора на параллельную работу с сетью его напряжение становится равным напряжению сети. Ток, проходящий по обмотке якоря генератора, можно определить так:

, где – ЭДС холостого

х

ода генератора; – полное индуктивное сопротивление синхронной машины.

Т

ак как напряжение сети , то можно изменить ток статора, изменяя ЭДС по величине или по фазе. Если увеличить ток возбуждения генератора, то , возникает ток , отстающий от на 90^о. Машина

б

При непрерывном изменении тока возбуждения ток в статоре и

также меняются, причем при некотором значении тока возбуждения ток в статоре достигает своего максимума . Эти характеристики можно получить при различном значении мощности.

7.1.2. Регулирование активной мощности генератора

Величину этой мощности можно регулировать изменением момента, развиваемого приводным двигателем генератора. Увеличение вращающего момента двигателя

удет отдавать в сеть чисто индуктивный ток и реактивную мощность (рис. 21). При уменьшении тока возбуждения ток статора опережает ЭДС на 90^о, и машина будет потреблять реактивную мощность.

Рис. 21

приводит к тому, что генератор принимает на себя активную нагрузку, и, наоборот, уменьшение момента приводного двигателя заставляет синхронную машину потреблять из сети активную мощность.