Динамическая устойчивость синхронной машины
Под динамической устойчивостью СМ следует понимать способность СМ удерживаться в синхронизме, при внезапном изменении параметров машины, т.е. при переходных режимах.
Д
ля
пояснения воспользуемся угловой
характеристикой неявнополюсного СГ.
Допустим СГ работает в установившемся
режиме, которому соответствует точка
А
на угловой характеристике 1 при угле
нагрузки
(рис. 3.48). Эта точка соответствует
начальному напряжению
.
Угловая характеристика представляет
собой синусоиду
.
При внезапном
уменьшении напряжения от
до
произойдет существенное изменение
электромагнитного момента генератора.
Его величина будет определяться точкой
лежащей на любой угловой характеристике
2
(рис. 3.48),
соответствующей напряжению
.
При уменьшении нагрузки угол
,
ввиду значительной инерции СМ, не сможет
измениться сразу, т. е. он остается
прежним. Появляется избыточный внешний
момент, под действием которого ротор
может ускоряться и увеличивать угол
.
При
наступает равенство моментов
.
Однако в точке 2 не произойдет остановка
ротора. Угол
будет
увеличиваться, при чем ротор будет
затормаживаться под действием
электромагнитного тормозного момента
СГ. Увеличение угла
до величины
происходит до тех пор, пока не израсходуется
вся запасенная кинетическая энергия,
определяемая площадью
,
т. е. пока ротор не займет положение в
точке D
на угловой характеристике и не наступит
равенства
.
Машина будет
оставаться в синхронизме, пока площадь
не превзойдет предельную площадь
торможения
.
3.10. Системы возбуждения синхронной машины
Системы возбуждения могут быть прямыми и косвенными. Кроме того, различают электромагнитные и вентильные системы возбуждения. Основным элементом электромагнитной системы возбуждения является возбудитель, который представляет собой генератор постоянного тока параллельного или независимого возбуждения. В прямой системе возбуждения (рис. 3.49,а) якорь возбудителя находится на одном валу с возбуждаемым СГ. Постоянный ток возбудителя подается в обмотку возбуждения СГ через контактные кольца.
При независимом возбуждении возбудителя его обмотка возбуждения питается от подвозбудителя. Последний представляет собой генератор постоянного тока параллельного возбуждения. Управление осуществляется реостатом в цепи подвозбудителя (рис. 3.49,а). Коэффициент усилия может достигать 100…1000.
В случае косвенной электромагнитной системы (рис. 3.49,б), возбудитель приводится во вращающиеся с помощью постороннего приводного двигателя (асинхронного или синхронного), который питается от собственной подстанции.
В последнее время наиболее широкое применение получили вентильные системы возбуждения со статическим преобразованием переменного тока в постоянный.
Эти системы бывают контактные и бесконтактные. Изобразим простую вентильную систему, в которой питание статического преобразователя осуществляется от сети переменного тока (рис. 3.50,а).
В системах возбуждения ГГ Куйбышевской, Братской и Красноярской ГЭС применена схема со вспомогательным СГ нормальной частоты (ВСГ), который играет роль возбудителя (система контактная) (рис. 3.50,б).
В современных мощных ТГ ток возбуждения может достигать 5000…10000 ампер. При этих условиях, работа скользящего контакта затрудняется. В этом случае возбудитель выполняется обращенным. Якорь размещается на вращающиеся части, а обмотка возбуждения возбудителя на неподвижной. Статический преобразователь (рис. 3.50) размещается на диске, который расположен на одном валу с вращающимися агрегатами.
