Активная мощность и угловые характеристики генератора
После включения генератора в сеть его напряжение становится равным напряжению сети. По отношению к внешней нагрузке напряжения сети и генератора совпадают по фазе, а по контуру «генератор—сеть» находятся в противофазе. При точном выполнении указанных трех условий, необходимых для синхронизации генератора, ток якоря после подключения машины к сети будет равен нулю. Параллельная работа генератора с сетью бесконечно большой мощности резко отличается от работы генератора в автономном режиме, а именно: при произвольной нагрузке генератора напряжение на зажимах якоря и частота остаются неизменными: =const, = const. Активную мощность генератора, работающего параллельно с сетью, при принятых допущениях можно регулировать путем изменения вращающего момента на его валу. Изменение вращающего момента достигается воздействием на первичный двигатель, приводящий генератор во вращение. Активная мощность, отдаваемая генератором в сеть, , (4.23) где — электромагнитная мощность генератора; ΔР — суммарные электрические потери в обмотке якоря и магнитные потери в сердечнике якоря. Если в силу их малости пренебречь электрическими и магнитными потерями, то уравнение (4.23) можно записать в виде: . (4.24) Принятым допущеним соответствует упрощенная векторная диаграмма явнополюсного синхронного генератора (рис. 4.17). Поскольку угол , то выражение (4.24) после преобразований представим в виде: (4.25) Из векторной диаграммы следует, что , откуда после простых преобразований получим: ; (4.26)
Рис. 4.17. Упрощенная векторная диаграмма явнополюсного синхронного генератора
Подставим выражения для токов и Id из (4.26) в выражение (4.25): откуда окончательно получим:
. (4.27) Выражение (4.27) определяет зависимость электромагнитной мощности явнополюсной синхронной машины от его параметров и угла θ. Поскольку для неявнополюсной машины , то из уравнения (4.27) получим выражение для электромагнитной мощности неявнополюсной машины: (4.28) Как видно из уравнений (4.27 и 4.28), при прочих равных условиях угол θ определяет активную мощность синхронного генератора, работающего параллельно с сетью. Поэтому угол θ называют углом нагрузки. Электромагнитная мощность неявнополюсной синхронной машины включает две составляющие: первая, основная, зависит от напряжения и ЭДС и, следовательно, от тока возбуждения машины. Вторая не зависит от тока возбуждения и является следствием различия синхронных индуктивных сопротивлений по продольной и поперечной осям машины. Ее амплитуда при номинальном токе возбуждения составляет 20...35% от амплитуды основной составляющей. Электромагнитный момент синхронной машины: (4.29)
Рис. 4.18. Угловые характеристики синхронного явнополюсного (Рэм и Мэм) и неявнополюсного (Рэм1 и Мэм1) генераторов Зависимость Рэм = ƒ(θ) при неизменных значения напряжения, тока возбуждения и частоты называют угловой характеристикой активной мощности. Соответственно, зависимость Мэм=ƒ(θ) при неизменных значениях напряжения, тока возбуждения и частоты называют угловой характеристикой электромагнитного момента. Угловые характеристики синхронных генераторов представлены на рис. 4.18. Поскольку момент прямо пропорционален мощности (4.29), то угловые характеристики мощности и момента повторяют очертания друг друга, поэтому они на рис. 4.18 совмещены. Угловые характеристики явнополюсного генератора (Рэм и Мэм) складываются из основной (Рэм1 и Мэм1) и реактивной (Рэм1 и Мэм2) составляющих. Поэтому максимальные значения мощности и момента соответствуют значению угла θ, несколько меньшему, чем π/2. Угловая характеристика неявнополюсного генератора имеет синусоидальную форму. Максимум электромагнитной мощности и момента приходится на угол θ = π/2: , (4.30) . Номинальным значениям электромагнитной мощности и момента соответствует угол θраб = 20...350 (рис. 4.18). Предельно возможная кратность перегрузки синхронного генератора при медленном увеличении внешнего момента называют статической перегружаемостью генератора. Она определяется как отношение наибольшей электромагнитной мощности к номинальной: . (4.31) Статическая перегружаемость явнополюсных генераторов kп ≥ 1,5; для неявнополюсных генераторов мощностью до 800 МВт и более kп ≥ 1,5; для генераторов мощностью до 160 МВт kп = 1,7. Из рис. 4.18 следует, что при увеличении нагрузки генератора, превышающей Рэм мах (θ > π/2), происходит снижение электромагнитной мощности тем больше, чем больше угол нагрузки. В диапазоне углов нагрузки от 0 до π/2, напротив, увеличение угла нагрузки приводит к увеличению электромагнитной мощности и момента. Поэтому говорят, что область устойчивой работы явнополюсного генератора находится в пределах изменение угла нагрузки от 0 до π/2. Работа генератора неустойчива при θ > π/2. Устойчивая работа явнополюсного генератора возможна в диапазоне углов нагрузки от 0 до угла, соответствующего Рэм мах. Этот угол несколько меньше π/2. Устойчивость машины определяется синхронизирующей мощностью Рэм син и синхронизирующим моментом Мэмсин . Для их определения продифференцируем выражения для электромагнитной мощности по углу: . Выражение для синхронизирующей мощности явнополюсных машин имеет вид: . (4.32) Выражение для синхронизирующей мощности неявнополюсных машин имеет вид: . (4.33) Из выражений (4.32 и 4.33) следует, что синхронный генератор наиболее устойчиво работает при холостом ходе (θ = 0). При θ = π/2 синхронизирующая мощность и момент генератора равны нулю, и машина не обладает способностью к восстановлению синхронной работы. На устойчивость работы генератора существенное влияние оказывает ток возбуждения. При увеличении тока возбуждения возрастает ЭДС Е0, следовательно, возрастают максимальная электромагнитная мощность и максимальный момент. Устойчивость генератора возрастает, поскольку возрастает перегрузочная способность генератора.
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (804)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |