Характеристики синхронного генератора. Характеристика генератора

9. Регулировочная характеристика синхронного генератора.

Регулировочная характеристика. Регулировочная характеристика представляет собой зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при неизменных значениях напряжения на зажимах генератора, скорости вращения и cosφ, т.е.:

IВ= ƒ(IН), при U = const, cosφнагр = const и n = const,

где IВ – ток возбуждения генератора, IН – ток нагрузки.

Практически при эксплуатации синхронных генераторов необходимо поддерживать на их зажимах неизменное напряжение независимо от величины и вида нагрузки.

Регулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток в цепи возбуждения, чтобы с изменением нагрузки на генератор напряжение на его клеммах оставалось неизменным. Вид регулировочных кривых показан на рис. 1.

Рис. 1

10. Характеристика 3-х фазного короткого замыкания синхронного генератора.

Характеристика 3-х фазного КЗ: снимается при замыкании зажимов всех фаз обмотки якоря накоротко и определяет зависимостьI=f(if) приU=0 иf=fн.

Пренебрегая активным сопротивлением якоря уравнение в режиме КЗ имеет вид:

Так как на индуктивном сопротивлении рассеяния фазы падение напряжения мало (ЭДС от результирующего магнитного потока индуцируется магнитным потоком малой величины) магнитная цепь не насыщена и характеристика имеет линейный характер.

11. Параллельная работа синхронных генераторов.

Для включения синхронного генератора на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия: 1. Напряжение подключаемой машины должно быть равно напряжению сети или работающей машины. 2. Частота подключаемого генератора должна быть равна частоте сети. 3. Напряжения всех фаз подключаемой машины должны быть противоположны по фазе напряжениям соответствующих фаз сети или работающей машины. 4. Для подключения на параллельную работу трехфазного синхронного генератора необходимо также обеспечить одинаковое чередование фаз подключаемой машины и сети.

Подготовку к включению на параллельную работу синхронного генератора ведут следующим образом. Приводят во вращение первичный двигатель и регулируют его скорость вращения так, чтобы она была примерно равна номинальной. Затем возбуждают генератор и, следя за показаниями вольтметра, под

ключенного к зажимам статора, регулируют напряжение машины при помощи реостата в цепи возбуждения до тех пор, пока оно не станет равным напряжению сети. Воздействуя на регулятор первичного двигателя и наблюдая за показаниями частотомера, устанавливают более точно скорость машины так, чтобы частота генератора была равна частоте сети. Тем самым первое и второе условия для включения на параллельную работу будут выполнены. Для выполнения третьего условия, а также для установления полного равенства частот служат фазные лампы. Фазные лампы для машин однофазного тока включаются по двум схемам: на потухание (рис 1, а) и на горение (рис. 1, б). При совпадении фаз сети и машины лампы, включенные по схеме а, погаснут, а по схеме б будут гореть полным накалом. В этот момент и нужно включить рубильник генератора.

Для машин трехфазного тока фазные лампы включаются также по двум схемам: на потухание (ри. 2, а) и на вращение света (рис 2, б). Лампы, включенные по схеме а, при одинаковом чередовании фаз сети и машины будут сначала быстро и одновременно мигать, затем мигание их становится все реже и реже и, когда лампы медленно погаснут, нужно включить рубильник генератора. Для более точного определения момента включения рубильника часто ставят так называемый нулевой вольтметр, имеющий двустороннюю шкалу. При одинаковом чередовании фаз сети и машины лампы, включенные по схеме б, будут мигать поочередно, и если их расположить по кругу, то получится впечатление вращающегося света. Скорость вращения света зависит от разности частот. Генератор нужно включить в момент, когда лампы, включенные накрест, загорятся полным накалом, а третья лампа погаснет. Иначе говоря, рубильник удобнее включить в момент, когда меняется направление вращения света.

При неодинаковом порядке чередования фаз лампы, включенные по схеме а, дадут вращение света, а по схеме б будут одновременно загораться и потухать. Для изменения порядка чередования фаз машины два любых ее провода, подходящие к рубильнику, нужно поменять местами. Включение фазных ламп высоковольтных генераторов осуществляется через измерительные трансформаторы напряжения (гл. четырнадцатая, 171).

Таким образом, с помощью фазных ламп мы можем определить противоположность фаз, установить равенство частот и порядок чередования фаз сети и подключаемой машины. Чередование фаз машины можно также определить, пользуясь особым прибором — фазоуказателем, представляющим собой небольшой асинхронный двигатель-Направление вращения диска фазоуказателя показывает порядок чередования фаз. Когда синхронный генератор работает параллельно с сетью, скорость вращения его остается постоянной, равной синхронной.

Процесс подготовки генератора для включения его на параллельную работу называется синхронизацией. В последние годы получил распространение метод включения синхронных генераторов на параллельную работу, называемый самосинхронизацией. Сущность этого метода заключается в следующем. Первичным двигателем разворачивают генератор и устанавливают приблизительно синхронную скорость. Замыкают обмотку возбуждения на дополнительное

сопротивление, равное 3—5-кратному значению ее сопро тивления. Включают рубильник, соединяющий генератор с сетью. Переключают обмотку возбуждения с дополнительного сопротивления к питающему ее источнику постоянного напряжения. После этого генератор сам входит в синхронизм.

Проделаем следующий опыт. В цепь статора синхронного генератора включим амперметр, ваттметр и фазометр. В цепь возбуждения генератора включим амперметр. Включим гене ратор на параллельную работу и дадим ему некоторую активную нагрузку. Увеличивая ток возбуждения при помощи реостата в цепи возбуждения, будем наблюдать показания приборов. Оказывается, что активная мощность, отдаваемая генератором в сеть, остается практически постоянной и во время опыта ваттметр будет давать неизменные показания. При неизменной активной нагрузке ток в цепи статора при некотором значении тока возбуждения получается минимальным. Это соответствует чисто активному току нагрузки генератора (=1). Если к генератору подключить различные активные нагрузки, то каждому значению активной нагрузки будет соответствовать определенный ток возбуждения, при котором=1. При увеличении тока возбуждения сверх этого значения возникает отстающий реактивный ток. Фазометр будет показывать уменьшениеи генератор будет отдавать в сеть отстающую реактивную мощность. Наоборот, если уменьшать ток возбуждения и сделать его меньшим указанного значения, то появится опережающий реактивный ток. Фазометр снова покажет уменьшение, и генератор будет для создания своего вращающегося поля потреблять из сети отстающую реактивную мощность.

Зависимость тока статора (якоря) синхронного генератора от тока возбуждения при постоянной активной мощности называется U-образной характеристикой машины, получившей свое название за внешний вид кривой, напоминающей букву U. На фиг. 257 показана U-образная характеристика синхронного генератора.

studfiles.net

Характеристики синхронного генератора

Свойства синхронного генератора определяются характеристиками холостого хода, короткого замыкания, внешними и регулировочными.

Характеристика холостого хода синхронного генератора.Представляет собой график зависимости напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U1 = E0от тока возбуждения Iв0 при n1 = const. Схема включения синхронного генератора для снятия характеристики х.х. приведена на рис. 88, а. Если характеристики х.х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах

¦(Iв*), то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х.х. (рис. 88, б), которую используют при расчетах синхронных машин:

Е*……………. 0,58 1,0 1,21 1,33 1,40 1,46 1,51

Iв*…………….. 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Здесь E* = E0/U1ном – относительная ЭДС фазы обмотки статора; I = Iв0/Iв0ном – относительный ток возбуждения; Iв0ном – ток возбуждения в режиме х.х., соответствующий ЭДС х.х. Е0 = U1ном.

Характеристика короткого замыкания.Характеристику трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 89, а) и при вращении ротора с частотой вращения n1постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к.з. превышает номинальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25% (I1к = 1,25×I1ном). Так как в этом случае ЭДС обмотки статора имеет значение, в несколько раз меньшее, чем в рабочем режиме генератора, и, следовательно, основной магнитный поток весьма мал, то магнитная цепь машины оказывается ненасыщенной. По этой причине характеристика к.з. представляет собой прямую линию (рис. 89, б). Активное сопротивление обмотки статора невелико по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, поэтому, принимая r1 » 0, можно считать, что при опыте к.з. нагрузка синхронного генератора (его собственные обмотки) является чисто индуктивной. Из этого следует, что при опыте к.з. реакция якоря синхронного генератора имеет продольно-размагничивающий характер.

Рис. 88. Опыт холостого хода синхронного генератора

Векторная диаграмма, построенная для генератора при опыте трехфазного к.з., представлена на рис. 89, в. Из диаграммы видно, что ЭДС , индуцируемая в обмотке статора, полностью уравновешивается ЭДС продольной реакции якоря и ЭДС рассеяния

Рис. 89. Опыт короткого замыкания синхронного генератора

При этом МДС обмотки возбуждения имеет как бы две составляющие: одна компенсирует падение напряжения , а другая компенсирует размагничивающее влияние реакции якоря .

Характеристики к.з. и х.х. дают возможность определить значения токов возбуждения, соответствующие указанным составляющим МДС возбуждения. С этой целью характеристики х.х. и к.з. строят в одних осях (рис. 90), при этом на оси ординат отмечают относительные значения напряжения х.х. E* = E0/U1номи тока к.з. Iк* = I1к/I1ном. На оси ординат откладывают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения относительное значение ЭДС рассеяния . Затем точку Всносят на характеристику х.х. (точка В') и опускают перпендикуляр B'Dна ось абсцисс. Полученная точка Dразделила ток возбуждения Iв0ном на две части: Iвх– ток возбуждения, необходимый для компенсации падения напряжения

– ток возбуждения, компенсирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

Рис. 90. Определение составляющих тока к.з.

Один из важных параметров синхронной машины – отношение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуждения Iв0ном соответствующего номинальному напряжению при х.х., к току возбуждения Iв.к.ном,соответствующему номинальному току статора при опыте к.з. (рис. 89, б):

ОКЗ = Iв0ном/ Iв.к.ном. (20.34)

Для турбогенераторов ОКЗ = 0,4 ¸ 0,7; для раторов ОКЗ = 1,0 ¸ 1,4.

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устойчивы при параллельной работе, имеют значительные колебания напряжения при изменениях нагрузки, но такие машины имеют меньшие габариты и, следовательно, дешевле, чем машины с большим ОКЗ.

Внешняя характеристика.Представляет собой зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U1 = ¦(I1) при Iв = const; cosφ1 = const; n1 = nном = const. На рис. 91, а представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активной нагрузке (cosφ1 = 1) уменьшение тока нагрузки I1сопровождается ростом напряжения U1, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослаблением размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При индуктивной нагрузке (cosφ1 < 1; инд.) увеличение U1при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря. Однако в случае емкостной нагрузки генератора (cosφ1 < 1; емк.) уменьшение I1сопровождается уменьшением напряжения U1, что объясняется ослаблением подмагничивающего действия продольной составляющей реакции якоря.

Изменение напряжения синхронного генератора, вызванное сбросом номинальной нагрузки при Iв = const и n1 = const, называется номинальным изменением (повышением) напряжения (%):

(20.35)

При емкостной нагрузке генератора сброс нагрузки вызывает уменьшение напряжения, а поэтому DU1номотрицательно.

В процессе эксплуатации синхронного генератора напряжение U1при колебаниях нагрузки поддерживается неизменным посредством быстродействующих автоматических регуляторов. Однако во избежание повреждения изоляций обмотки DUном не должно превышать 50%.

Рис. 91. Внешние (а) и регулировочные (б) характеристики синхронного генератора

Регулировочная характеристика.Она показывает, как следует изменять ток возбуждения генератора при изменениях нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось неизменно равным номинальному: Iв = ¦(I1) при U1 = U1ном = const; n1 = nном = const и cosφ1 = const. На рис. 91, б представлены регулировочные характеристики синхронного генератора. При активной нагрузке (cosφ1 = 1) увеличение тока нагрузки I1сопровождается уменьшением напряжения U1,поэтому для поддержания этого напряжения неизменным по мере увеличения тока нагрузки I1следует повышать ток возбуждения. Индуктивный характер нагрузки (cosφ1 <1; инд.) вызывает более резкое понижение напряжения U1(рис. 91, а), поэтому ток возбуждения Iв, необходимый для поддержания U1 = U1ном, следует повышать в большей степени. При емкостном же характере нагрузки (cosφ1 < 1; емк.) увеличение нагрузки сопровождается ростом напряжения U1, поэтому для поддержания U1 = U1ном, ток возбуждения следует уменьшать.

Контрольные вопросы

1. Из каких участков состоит магнитная цепь явно полюсной синхронной машины?

2. В чем состоит явление реакции якоря?

3. Каково действие реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной нагрузках синхронного генератора?

4. Какие ЭДС наводят в обмотке статора явнополюсного синхронного генератора магнитные потоки реакции якоря и каким индуктивным сопротивлениям эти ЭДС эквивалентны?

5. Почему характеристика к.з. синхронной машины имеет вид прямой линии?

6. Что такое ОКЗ и как влияет этот параметр на свойства синхронного генератора?

7. Что такое номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки и почему при емкостной нагрузке его величина отрицательна?

8. Определите изменение напряжения при сбросе нагрузки для примера 20.2, если генератор работал с нагрузкой, равной половине номинальной?

9. Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

Лекция № 16

Рабочая характеристика - генератор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Рабочая характеристика - генератор

Cтраница 1

Рабочие характеристики генератора с независимым возбуждением ( без автоматического или ручного поддержания t / const) рассчитывают в такой последовательности. [1]

Расчет рабочих характеристик генераторов с параллельным возбуждением, ( без автоматического или ручного поддержания l / const) проводится в следующем порядке. Затем для каждого значения ЕЧ определяют Ф по ( 10 - 162), FZ по характеристике намагничивания машины. [2]

По этим данным строится рабочая характеристика генератора. [3]

Задаваясь различными значениями тока 1а, определяют рабочие характеристики генератора. [5]

Для определения токов перехода рекомендуется построить кривые v - f ( l) по рабочей характеристике генератора. [6]

После того как выбраны размеры магнита, магнитной цепи и определены обмоточные данные обмотки якоря генератора, проводится поверочный расчет генератора. Целью поверочного расчета является определение расчетных величин, необходимых для построения рабочих характеристик генератора и проверки правильности принятых ранее допущений. [7]

Стабильная работа источника возбуждения спектров во многом определяет воспроизводимость результатов анализа. Поэтому их совершенствованию постоянно уделяют большое внимание; в настоящее время выпускают достаточно большой ассортимент генераторов электрических разрядов. Характерными чертами современных генераторов являются: амплитудно-фазовый метод управления напряжением питания разрядного контура и моментом разряда с применением быстродействующих прерывателей зарядного тока; широкий диапазон варьирования параметров разрядного контура и частоты следования импульсов; многорежимный характер работы; высокая стабильность рабочих характеристик генераторов. [8]

Стабильная работа источника возбуждения спектров во многом определяет воспроизводимость результатов анализа. Поэтому их совершенствованию постоянно уделяют большое внимание; в настоящее время выпускают достаточно большой ассортимент генераторов электрических разрядов. Характерными чертами современных генераторов являются: амшштудно-фазовый метод управления напряжением питания разрядного контура и моментом разряда с применением быстродействующих прерывателей зарядного тока; широкий диапазон варьирования параметров разрядного контура и частоты следования импульсов; многорежимный характер работы; высокая стабильность рабочих характеристик генераторов. [9]

Изменение падения напряжения при колебании тока нагрузки, протекающего по сопротивлению R0, вызывает изменение режима коронирования индуктора, перезаряжающего ленту при ее обратном ходе. С увеличением тока нагрузки / н увеличиваются падение напряжения на сопротивлении R и зарядный ток 1 на ленту, выходящую из кондуктора. Таким образом, увеличение тока нагрузки сопровождается автоматическим увеличением падения напряжения на зажимах электростатического гене-тора. Это улучшает рабочую характеристику генератора и делает ее в некотором интервале менее пологой. [11]

Генераторы, основанные на нелинейном элементе этого вида, известны под названием генераторов колебаний ван-дер - Поля. Большинство твердотельных устройств, обычно используемых в качестве нелинейных элементов в генераторах с отрицательной проводимостью, имеет нелинейные характеристики, которые приближаются к виду, рассмотренному ван-дер - Полем. Поэтому сосредоточим наше внимание на этом типе нелинейности и, прежде чем переходить к обсуждению шумов генератора, сначала обсудим наиболее важные рабочие характеристики генератора колебаний ван-дер - Поля. [12]

При типовых испытаниях проводятся также опыты по определению тока искрения. При этом ведется наблюдение за искрением на сбегающем крае всех щеток двигателя, и степень искрения определяется по наиболее сильно искрящей щетке. Опыт проводится для обоих направлений вращения. Меньшее из полученных значений тока дает величину тока искрения. По ГОСТ 2582 - 66, проверку коммутации тяговых двигателей следует проводить двукратным номинальным током при номинальном напряжении, а тяговых генераторов - максимально допустимым током по техническим условиям на данные генераторы и при том напряжении, которое соответствует этому току по рабочей характеристике генератора. [13]

Страницы: 1