7.2.4. Векторна діаграма навантаженого синхронного генератора
Типовим навантаженням синхронного генератора є активно-індуктивне навантаження. В цьому випадку вектори Фзб і Фя матимуть кут 90° < < 180°, як показано на рис. 7.28
Рис. 7.28
Кожний із векторів створюватиме свою електрорушійну силу Езб = Е і Ея.
П
еренесемо
вектор Ея
в протилежному напрямку і назвемо цю
величину Uсин,
яка випереджає струм на
.
Із рис. 7.28 можна записати внутрішнє
рівняння синхронного генератора –
,
і на його основі побудувати еквівалентну
схему заміщення фази синхронного
генератора. Ця схема представлена на
рис. 7.29.
Тут Uсин – синхронна напруга; хсин – синхронний опір.
Внутрішній опір синхронного генератора переважно індуктивний, оскільки Ія відстає від Uсин на кут . Активний опір фази на еквівалентній схемі не показано, оскільки rф << xсин.
7.2.5. Зовнішня і регулювальна характеристики.
ЕРС Е і напруга U на клемах генератора при навантаженому режимі істотно відрізняється за величиною. Практичний інтерес уявляє зміна напруги U при змішаному активно-індуктивному навантаженні генератора.
На рис. 7.30-а показані зовнішні характеристики синхронного генератора U(I) при різних значеннях соs (ці характеристики можна побудувати по розрахунковим даним, виходячи з векторної діаграми, або по результатам випробувань). Зниження напруги U при збільшенні навантажувального струму спричиняється головним чином розмагнічуючим впливом реакції якоря; воно тим значніше, чим нижче соs інд1.
а) б)
Рис. 7.30. Зовнішні (а) і регулювальні (б) характеристики синхронного генератора:
Для підтримки напруги U на певному рівні необхідно регулювати струм збудження. Чим більший навантажувальний струм і нижче соs інд навантаження, тим більше повинен бути струм збудження Iзб. Залежність струму збудження від струму навантаження I при незмінній напрузі (U = const) називається регулювальною характеристикою.
На рис. 7.30-б представлені регулювальні характеристики синхронного генератора, відповідні трьом різним значенням соs . Заданий рівень напруги у сучасних генераторів підтримується автоматично регуляторами напруги (АРН).
Коефіцієнт корисної дії синхронних генераторів (відношення корисної потужності, що віддається в навантаження Р2 (потужність на клемах обмотки статора) до механічної потужності Р1, що підводиться (потужність на валу ротора) n = Р2 / Р1) має високі номінальні значення, а саме 91 – 99 %.
7.2.6. Паралельна робота синхронного генератора із мережею.
Зазвичай на електростанціях встановлюють кілька генераторів, які працюють паралельно один з одним, а також, якщо станції пов’язані з мережею енергосистеми, то паралельно і з системою. Паралельна робота генераторів із мережею забезпечує: 1) підвищення надійності електропостачання споживачів; 2) підвищення економічності експлуатації; 3) вища постійність частоти і напруги при коливаннях навантаження.
Підвищення надійності електропостачання споживачів досягається тим, що при аварійному відключенні одного з паралельно працюючих генераторів його навантаження перерозподіляється на генератори, що залишилися в роботі, і живлення споживачів не припиняється. Підвищення економічності експлуатації при паралельній роботі генераторів і станцій досягається можливістю такого розподілу навантажень між окремими агрегатами і станціями системи, при якому забезпечується найбільш економічний режим роботи всієї системи в цілому.