12. Работа генератора при различных активных нагрузках и постоянных значениях тока возбуждения и напряжения

13. Нормальные режимы работы сг и ск.

Нагрузка синхронных генерато­ров изменяется в соответствии с графиком нагрузки электростанций. При этом реактивную мощность ге­нераторов изменяют путем измене­ния тока возбуждения, а активную мощность— изменением количества энергоносителя (пара или воды), пропускаемого через турбину. Ско­рость увеличения нагрузки турбо­генератора ограниченна. Она опре­деляется временем, необходимым для постепенного нагрева турбины. Обычно это время составляет не­сколько часов. Гидравлическая турбина не ограничивает скорость подъема нагрузки, поэтому набор нагрузки гидрогенератора произво­дится в течение нескольких минут.

Номинальный режим работы генератора характеризуется но­минальными параметрами: актив­ной нагрузкой Рном, напряжением Uном, коэффициентом мощности , частотой fном и температу­рой охлаждающего газа на входе . Работа с номинальными пара­метрами может продолжаться как угодно длительно. При этом темпе­ратуры обмоток статора и ротора и стали статора не выходят за до­пускаемые пределы.

Активная и реактивная мощности машины, отн. ед., соответственно равны:

Д ля НЯ машин ; .

Для упрощения анализа режи­мов работы генераторов здесь рассмотрена неявнополюсная машина. Кроме того, напряжение U предполагается неизменным по амплитуде. Из векторной диаграммы на рис. следует, что активная мощ­ность Р пропорциональна площади треугольника А₁ОС:

При неизменном U мощность пропорциональна также высоте треугольника А₁ОС:

,а реактивная мощность пропорц-на отрезку , так как

14. Работа генератора при различных токах возбуждения и постоянных значениях активной нагрузки и напряжения.

У меньшение тока возбуждения сопровождается уменьше­нием тормозящего момента генера­тора. Однако угол мгновенно не может измениться. Поэтому на век­торной диаграмме рис., (а) тре­угольник A₁OC превращается в треугольник меньшей площади. Ко­личество же пара, пропускаемого через турбину, остается прежним, поэтому на валу агрегата турби­на -генератор возникает избыточ­ный вращающий момент, под дейст­вием которого ротор ускоряется и угол увеличивается. При увеличе­нии угла P и тормозящий момент увеличиваются, а избыточный мо­мент уменьшается до тех пор, пока не наступит равновесие между P генератора и мощностью, развиваемой турбиной, которая осталась неизменной. Таким образом, вектор OA₁ с умень­шением тока возбуждения умень­шится и займет положение ОА₂, прикотором A₂B₂=A₁B₁. При увеличении тока возбуждения угол , наоборот, уменьшается. Очевидно, при любом изменении тока возбуждения ко­нец вектора э. д. с. в установившем­ся режиме будет находиться на пря­мой, параллельной вектору напря­жения U и проходящей через точку А₁.

Полученные с помощью вектор­ной диаграммы и соответствующих выражений зависимости реактивной мощности Q, тока статора I, и угла от тока возбуждения i_f, приведены на рис, (б).

Реактивная мощность равна нулю и соответственно = 1 при I_f=E_q= U/cos . Чем больше активная нагрузка генера­тора, тем больше угол и ток воз­буждения, при которых Q = 0.

При If=E_q>U/cos генератор выдает реактивную мощность в сеть (Q>0 и <1), что соответству­ет нормальному режиму работы генератора. Этот режим характери­зуется небольшими значениями уг­лов . Чем больше ток возбужде­ния, тем больше выдаваемая реак­тивная мощность и ток статора и тем меньше . Наибольший продолжительный ток возбуждения не должен превышать номинальный (по условиям допускаемого нагрева ротора).

При имеет место режим недовозбуждения, генератор потребляет Q из сети. Чем меньше тем большую Q потребляет генератор из сети, тем больше ток стато­ра и угол и тем меньше . Наименьший ток возбуждения, при котором генератор может устойчиво работать с активной мощностью Р (если = 90°) составляет:

.

Чем меньше активная нагрузка генератора, тем с меньшим током возбуждения и соответственно с большим потреблением реактивной мощности может работать генера­тор. Предельный наименьший ток, который имеет место при отсутст­вии активной нагрузки, равен нулю. В этом случае наиболь­шая потребляемая реактивная мощ­ность определяется выражением .

Если работа генератора в режи­ме недовозбуждения допустима, то необходимо, чтобы . Кроме того устойчивая работа генератора в этом режиме возможна только при наличии быстродействующего АРВ.