Характеристики синхронного генератора, работающего параллельно с сетью
6.2.1 Угловые характеристики
6.2.2 Синхронизирующая мощность и синхронизирующий момент
6.2.3 V-образные характеристики СГ
6.2.1 Угловые характеристики
Угловой характеристикой активной мощности синхронных машин называется зависимость P и при и . Построим векторную диаграмму синхронного генератора: (положив, что ).
Рисунок 6.2.1 – Векторная диаграмма СГ
Спроектируем все вектора напряжений на ось , тогда
; | (6.2.1) |
на перпендикулярное направление:
, | (6.2.2) |
отсюда
, | (6.2.3) |
. | (6.2.4) |
Из векторной диаграммы ясно, что ,
(6.2.5) |
Заменив и выражениями (6.2.3) и (6.2.4), получим
(6.2.6) |
Поскольку электромагнитный момент машины , то зависимость имеет тот же вид, что и в выражении (6.2.6)
В выражении (6.2.6) надо поставлять насыщенные значения и , соответствующие , и E, определённое по спрямлённой насыщенной характеристике.
Для анализа положим, что , т. е. , .
Для неявнополюсной машины , тогда равенство (6.2.6) приобретает вид
. | (6.2.7) |
Рисунок 6.2.2 – Угловая характеристика неявнополюсного СГ
Из рисунка (6.2.2) видно, что при − , режим работы – двигательный.
Изменение означает, что ротор с небольшой скорость проскальзывает относительно поля.
Максимального значения достигает при , такое значение угла нагрузки называется критическим при
. | (6.2.8) |
Из формулы (6.2.8) видно, что P обратно пропорциональна , т. е. , поэтому в синхронных машинах стараются увеличить зазор в точке зрения получения максимальной активной мощности.
В установившимся режиме работы активная мощность, отдаваемая генератором в сеть равна механической мощности приводного двигателя за вычетом механических, магнитных и электрических потерь.
не зависит от , поэтому − прямая, а рабочая точка определяется пересечением кривых и , т. е. это точки 1 и 2.
Рисунок 6.2.3 – К определению статической устойчивости СГ
Однако эти точки не равноценны с точки зрения статической устойчивости. Режим работы синхронной машины называется статически устойчивым, если при небольших возмущениях (небольших изменениях U, , ) изменения режима работы также будут небольшими, и при прекращении действия этих возмущений восстанавливается прежний режим работы.
Пусть в точки 1 произошло случайное уменьшение на , т. е. ротор притормозится, и синхронный генератор будет выдавать меньшую активную мощность, соответствующую точке , тогда окажется большей, чем , и на валу разовьётся избыточный вращающий момент
, | (6.2.9) |
стремящийся вернуть ротор в точку 1 после прекращения возмущения.
Если в точке 2 увеличится на , то ротор будет ускорятся ещё больше, так как , следовательно в точки 2 – режим статически неустойчив.
Таким образом, в области синхронный генератор работает устойчиво, а при − неустойчиво. Общее условие устойчивости выглядит так:
. | (6.2.10) |
Невозбуждённая явнополюсная машина
В случае если , то и уравнение угловой характеристики приобретёт вид:
, | (6.2.11) |
Рисунок 6.2.4 – Угловая характеристика явнополюсного СГ
т. е. при машина, потерявшая возбуждение, будет всё равно выдавать активную мощность, причём и будет развивать электромагнитный момент, называемый реактивным.
В возбуждённой явнополюсной машине кривая будет иметь две составляющие.
6.2.2 Синхронизирующая мощность и синхронизирующий момент синхронной машины
Мы говорили, что в определённых пределах угла машина способна сохранять устойчивость или синхронный режим работы.
Это объясняется тем, что при отклонении θ за счёт разности мощностей синхронной машины и возникает , которая и стремится вернуть машину в исходное положение. Эта мощность называется синхронизирующей, а соответствующий ей момент - синхронизирующим моментом.
Если мало, то и прямо пропорциональны этому отклонению, т. е.
, | (6.2.12) |
, | (6.2.13) |
где и - соответственно коэффициенты синхронизирующей мощности и момента.
Из (6.2.12) и (6.2.13) получим
, | (6.2.14) |
. | (6.2.15) |
Продифференцировав выражения для P и M по , получим
(6.2.16) |
Для неявнополюсной и реактивной машины выражения упрощается. Смысл и заключается в том, что при и режим работы синхронной машины – устойчив.
Мы из угловых характеристик видим, что синхронная машина способна развивать максимальную мощность РМ. Естественно, , поскольку, во-первых, точка находится на границе устойчивости, а во-вторых, напряжение сети может падать. Поэтому синхронная машина всегда должна иметь запас мощности, который характеризуется статической перегружаемостью синхронной машины
. | (6.2.17) |
Обычно .
6.2.3 V-образные характеристики синхронной машины
Ранее было выяснено, что изменение тока ведёт к изменению только реактивной мощности и реактивной составляющей тока якоря. Зависимость тока якоря от тока возбуждения синхронная машина при графически образует так называемые V-образные кривые.
Рисунок 6.2.5 – Упрощенная векторная диаграмма неявнополюсного синхронного генератора
Положим, что синхронная машина работает параллельно с сетью бесконечной мощности, т. е. . Положим также, что , и что , т. е. и . При таких условиях и непрерывном изменении , и также постоянно изменяются. При некотором значении , а , при перевозбуждении ( возрастает) или недовозбуждении, растёт, в первом случае отдавая в сеть реактивную мощность, во 2-м – потребляя её из сети.
Минимальная точка каждой кривой определяет
. | (6.2.18) |
AB – граница устойчивости, т. е. , при дальнейшем уменьшении машина выпадает из синхронизма.
Кривая (минимумов) с ростом активной мощности Р отклоняется вправо,
т. к. возрастает , что требует большего для его компенсации.
Рисунок 6.2.6 – V-образные кривые синхронного генератора
Минимальная точка каждой кривой определяет
. | (6.2.18) |
AB – граница устойчивости, т. е. , при дальнейшем уменьшении машина выпадает из синхронизма.
Кривая (минимумов) с ростом активной мощности отклоняется вправо,
т. к. возрастает , что требует большего для его компенсации.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Векторные диаграммы синхронного генератора | | | Вычисление двойного интеграла путем сведения его к повторному. |
Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 4305;