16 Лекция.

Понятие о статической устойчивости синхронного генератора.

Допущения:

1. Изменение режима работы совершается очень медленно, так что можно пренебречь переходными процессами.

2. Сеть на которую работает генератор имеет бесконечную мощность, т.е напряжение сети не меняется.

3. 

-момент со стороны приводной турбины.

Предположим, что под действием какой-то причины (увеличилась подача пара в турбину), которая потом исчезает, угол увеличился до значения .

Новое состояние т.В, после исчезновения причины характеризуется тем, что и под действием избыточного тормозного момента ротор начинает замедляться. Под действием момента инерции он проскочит т.А и придет в точку С. Этот режим будет характеризоваться тем, что . Скорость ротора увеличивается и затем он приходит в исходное состояние т.А. В соответствии с этим мы можем сделать вывод, что работа синхронного генератора в т.А будет статически устойчивой.

Рассмотрим работу генератора в т. Е. Так же как и в первом случае, предположим, что под действием какой-то причины угол увеличился до значения . После исчезновения причины которая способствовала увеличению угла (восстановился до прежнего значения) и скорость ротора будет продолжать увеличиваться, т.е угол будет возрастать и новый установившийся режим будет в т.Е. Следовательно, работа генератора в точке Е будет статически неустойчива.

Рассмотрим приращение моментов. Можно записать условия устойчивой работы:

- удельная синхронизирующая мощность.

- синхронизирующая мощность, которая обеспечивает синхронную работу генератора и обеспечивает упругую связь генератора с сетью.

Генератор будет работать устойчиво в случае, когда .

Рассмотрим, что будет происходить, если мы будем увеличивать .

Точка Г характеризует максимальную мощность генератора.

Если увеличивать , то синхронный генератор будет выдавать в сеть максимальную мощность. В случае, когда момент со стороны турбины будет выше максимума электромагнитного момента, синхронный генератор переходит в асинхронный режим. Когда скорость ротора выше скорости поля статора (скорость поля статора определяется частотой сети, на которую работает генератор) режим асинхронного генератора, допустим, при этом режиме в случае номинального тока, генератор выдает в сеть мощность 50-70% от мощности синхронного, поэтому турбогенераторы могут работать в асинхронном режиме до 30 минут. У генераторов характеристики хуже и допускается работа не более 15 секунд.

-коэффициент перегрузочной способности.

лежит в пределах .

Для неявнополюсного синхронного генератора:

Неявнополюсный синхронный генератор будет устойчиво работать в случае, когда .

17 Лекция.

Параллельная работа генератора с сетью бесконечно большой мощности.

Рассмотрим случай, когда

в этом случае диаграмма будет выглядеть так(слева):

Е сли то диаграмма будет выглядеть как на рисунке справа, при этом

- разностная ЭДС. Под действием этой ЭДС между сетью и генератором будет протекать ток.

Активными и индуктивными сопротивлениями параллельно работающих машин мы пренебрегаем.

Для неявнополюсного генератора:

Для явнополюсного генератора:

Зависимость между током и током возбуждения имеет V- образную кривую:

Построим векторную диаграмму:

1)

2)

3) .

Из первого построения(вначале темы) следует, что как бы не изменялся ток возбуждения, активная составляющая тока должна оставаться постоянной, поэтому конец вектора тока при изменении напряжения будет перемещаться по прямой параллельной оси ординат.

Как следует из диаграммы и, следовательно, поэтому по мере увеличения нагрузки V-образные характеристики смещаются вправо (уменьшение ЭДС генератора по мере роста нагрузки необходимо для того, чтобы обеспечить постоянство напряжения генератора, скомпенсировав размагничивающее действие реакции якоря и скомпенсировав падение напряжения в индуктивном и активном сопротивлениях).

Условия включения синхронных генераторов на параллельную работу с сетью бесконечно большой мощности.

Для включения генератора на параллельную работу с сетью бесконечно большой мощности должны быть выполнены следующие условия:

1. ЭДС, переключаемая генератором по абсолютной величине должна быть равна напряжению сети.

2. Полярность переключаемого генератора должна соответствовать полярности сети, т.е в момент включения генератора и последующие моменты его включения мгновенные значения напряжения генератора должны быть равны по величине, но обратные по направлению мгновенному напряжению сети.

3. Практические частоты сети и генератора должны быть одинаковы.

4. Порядок следования фаз в соединяемых точках должны быть одинаковы.

- лампочка будет гореть ярко.

. Лампочка будет гореть ярко, т.к будет находиться под двойным напряжением. На параллельную работу генератор включать нельзя, т.к генератор попадет в режим короткого замыкания под двойным напряжением.

Если будет нарушен порядок чередования фаз, лампочки будут включаться последовательно друг за другом и создается эффект вращения огня. На параллельную работу тоже включать нельзя, на таком принципе работает ламповый синхроноскоп.

Частота мигания лампочек характеризует разницу частот сети и генератора. Чем меньше частота мигания, тем меньше разница. Нормальная частота мигания 15-20 раз в минуту.

Дополнительно включается между сетью и генератором вольтметр, но нулевая разница по напряжению между сетью и генератором соответствует правильности включения. С помощью лампового синхроноскопа включается генератор малой мощности. Для генератора большой мощности применяются магнитные синхроноскопы, у которых имеется вращающаяся стрелка, остановка которой говорит о возможности подключения.

Так же применяются автоматические синхронизаторы, которые воздействуют на возбуждение генератора, приводного двигателя и автоматически включают генератор в сеть. Недостаток: затягивается процесс синхронизации.

В настоящее время широко применяется метод грубой синхронизации, когда невозбужденный генератор приводится во вращение со скоростью приблизительно равной синхронной и подключается к сети при добавочном активном сопротивлении в цепи обмотки возбуждения, после возбуждения в обмотку возбуждения подается ток и генератор втягивается в синхронизм (подробнее смотри асинхронный пуск синхронного двигателя)

Характеристики синхронного генератора.

1) Нагрузочная характеристика (индукционная нагрузочная характеристика).

Нагрузка носит чисто индуктивный характер.

АС>ВС. Это обусловлено тем, что при постановке под нагрузку, будет действовать размагничивающая реакция, и часть напряжения будут падать в активном и индуктивном сопротивлении.

2. Внешние характеристики.

Различный вид характеристик объясняется влиянием реакции якоря. При индуктивном характере нагрузки реакция якоря размагничивает магнитную систему, при емкостном характере подмагничивает.

2. Регулировочные характеристики.

Синхронный двигатель.

Синхронный двигатель по сравнению с асинхронным имеет следующие преимущества:

- благодаря возбуждению постоянного тока он может работать не потребляя реактивной мощности из сети, а при работе с перевозбуждением даже отдают реактивную мощность в сеть, в результате улучшается коэффициент мощности сети, уменьшается падение напряжения и потери, а так же повышается коэффициент мощности генераторов, работающих электростанции.

- максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, а у а асинхронной напряжение в квадрате, поэтому при понижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую нагрузочную способность.

Кроме того, использование возможности увеличения тока, синхронный двигатель позволяет увеличить надежность при аварийных понижениях напряжения сети. Недостатки вызваны вследствие большой величины воздушного зазора добавочные потери в стали и клетке ротора синхронных двигателей меньше, чем асинхронных и, следовательно, их КПД больше, но конструкция синхронного двигателя сложнее и требует какого-то устройства для питания обмотки возбуждения, поэтому синхронный двигатель дороже асинхронного с короткозамкнутым ротором. Пуск и регулирование скорости сложнее, чем у асинхронного.