Что такое окз и как влияет этот параметр на свойства синхронного генератора

Что такое ОКЗ и влияние его на параметры СГ

21.Як за допомогою ХХХ і індуктивної навантажувальної характеристики визначити сторонни реактивного (характеристичного) трикутника?

22.

24. Із яких двох характеристик можна визначити ненасичене значення синхронного індуктивного опору СМ по повздовжній осі?

Изформулы E₀=jI_kX_ad+jI_kX_σ=jI_kX_d можно опр. синхронное индуктивное сопротивление машины по продольной оси X_d=E_o/I_k, где ЭДС E_o и ток I_kдолжны быть взяты при одном значении тока возбуждения (рис. 6.30, а). Для прямолин. участка хар-ки ХХ не имеет значения, при каком токе возбуждения опр. X_d, т.к во всех случаях Xd=const. Это же значение сопротивления Xdполчуим при опр. E₀ по спрямленной хар-ке ХХ Оа, соотв. ненасыщенной машине. При учете насыщения сопротивление Xd уменьшается. Но его значение различно для разных точек реальнойхар-ки ХХ. Поэтому практически употребляется знач. Xd для ненасыщ. машины, а учет насыщения производится путем определения соотв. ЭДС по хар-ке ХХ.

25.

26. Як визначити ненасичене значення синхронного індуктивного опору СМ по поперечній осі методом малого ковзання?

27. Як визначити над перехідні індуктивні опори СМ по повздовжній осі методом живлення обмотки якоря від зовнішнього джерела при двох положеннях нерухомого ротора?

28. Як здійснюється дослід для визначення індуктивного опору зворотної послідовності СМ методом зворотного чергування фаз?

29. Як проводиться дослід однофазного живлення трьох фаз з метою визначення індуктивного опору нульової послідовності СМ?

30. Визначити усталене значення струмів однофазного та двофазного КЗ синхронного генератора, якщо: Z1=j230 Om, Z2=j2,1 Om, Zo=j0,97 Om, Eo=7030 B.

31. Як співвідносяться струми однофазного,двофазного та трифазного короткого замикання синхронного генератора, який має опори обмотки якоря прямої,зворотної і нульової послідовності:…

32. Що таке номінальна зміна напруги під час скиду навантаження і чому при ємкісному навантаженні його величина негативна?

В случае емкостной нагрузки генератора (cosφ₁

Из этого выражения следует, что при Uc=const, активная составляющая тока статора .

Таким образом, степень возбуждения синхронного генератора влияет только на реактивную составляющую тока статора. Что же касается активной составляющей тока, то она остается неизменной.

В этом случае генератор работает при коэффициенте мощности =1.

36. Обгрунтуйте необхідність синхронізації СГ при вмиканні на мережу. Які вимоги до синхронізації і як вони виконуються?

Синхронизация – єтоприведение генератора, включаемого на паралельнуюработу, в состояние, удовлетворяющеевсемусловиям: ЭДС генератора Е0 в момент подключенияего к сети должнабытьравна и противоположна по фазенапряжению сети (E0=-U1), частота ЭДС генератора fгдолжнабітьравначастотепеременноготока сети, порядок следования фаз на выводах генератора долженбыть таким же что и на зажимах сети.

Несоблюдени любого изусловийсинхронизацииприводит к появлению в обмотке статора большихуравнительныхтоков, чрезмерная величина которыхможетявитьясяпричинойаварии.

37. Чтотакое синхронизация генератора который включается для параллельной работы?

38.Что такое синхронизирующая способность синхронной машины и какими параметрами она оценивается?

Синхронизирующая способность СМ – это способность продолжать работать синхронно с сетью даже при значительных изменениях момента Мэм и, следовательно, угла θ. Чтобы генератор мог работать, не выпадая из синхронизма с сетью, он должен обладать достаточной синхронизирующей мощностью.

Удельной синхронизирующей мощностью Рсх называется изменение мощности Рэм, рассчитанное на единицу угла θ.

Синхронизирующая способность синхронной машины

Под динамической устойчивостью синхронного генератора понимают способность генератора выдерживать внезапные изменения нагрузки без выпадения из синхронизма. Предельный случай изменения нагрузки – короткое замыкание в сети. При этом напряжение U сильно понижается, что ведет к снижению устойчивости параллельно работающих генераторов. Чтобы избежать этого – производится форсировка возбуждения.

Приближенная диаграмма напряже­ний для отстающего тока будет иметь вид, показанный на рис. 1. Так как при U = const и Р = const из уравнения Р=mUIcosф = const следует, что Icosф = const, то, следовательно, при изменении тока возбуждения конец вектора тока будет сколь­зить по прямой АВ, параллельной оси абсцисс. Соответственным образом вектор м. д. с. обмотки якоря Ė_а, пропорциональный век­тору тока İ, будет скользить по прямой, параллельной АВ и оси абсцисс.

Рис. 1. K определению зависимости тока статора I синхронного генератора от тока возбужденияi_B при нагрузке.

ПриU —const можно считать, что векторы результирующего потока Ф_ри результирующей м. д. с. F_p будут оставаться в диаграмме (рис. 1) неизменными по величине и направлению.

Замыкающий вектор ĒH между концами векторов Ė_аи Ė_р представит вектор м. д.с. системы возбужденияĖ_в. Поэтому, очевидно, при изменении тока возбужденияi_B пропорционально ему будет изменяться векторĖ_ви конец Е вектора Ė_а начнет скользить по прямой CD. Угол θ между векторами Ė_р и Ė_в при увеличении возбуждения, как это следует из диаграммы рис.1 и уравнения , будет уменьшаться, а при уменьшении возбуждения угол θ будет возрастать. Предельно возможная величина угла θ равна после чего машина выходит из синхронизма. Поэтому пределом устойчивой работы является точка К, а точка М находится уже в неустойчивой зоне работы син­хронной машины.

При большей постоянной нагрузке получится новая диаграмма с линией А’В’, проходящей выше линии А В (рис. 1).

Диаграмма рис. 1 дает возможность построить U-образную кривую зависимости I = f(i_B) и кривую cos ф= f(i_B)приР = const иU =const. Так как каждой нагрузке на рис. 1 соответствует своя линия А В, то для каждой нагрузки получается своя U-образная кривая. На рис. 2 даны U-образные кривые I = f(i_B) для холостого хода (кривая А), половинной нагрузки (кривая В) и полной нагрузки (кривая С) и соответствующие кривыеa, b исдля cos ф= f(i_B). Кривая А для холостого хода имеет вид двух пересекающихся прямых. Пунктирная кривая соответствует границе устойчивой работы.

Рис. 2. U-образные кривые СГ

В случае работы синхронной генератора приР=const иU_c=constполу­чились при перевозбуждении отстающие токи, а при недовозбуждении опережающие. Объясняется это тем, что для генератора мы отсчитываем сдвиг тока от напряжения генератора U.

Источник

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 = Е₀ от тока возбуждения I_в.0 при n₁ = const. Схема включения синхронного генератора для снятия характеристики х.х. приведена на рис. 20.9, а. Если характеристики х.х. различных синхронных генераторов изобразить в относительных единицах Е_* = f (I_в*), то эти характеристики мало отличаются друг от друга и будут очень схожи с нормальной характеристикой х.х. (риc. 20.9, б), которую используют при расчетах синхронных машин:

Здесь E_* = Е₀ / U_1ном — относительная ЭДС фазы обмотки статора;

I_в* = I_в0 /I_в0ном — относительный ток возбуждения; I_в0ном — ток возбуждения в режиме х.х., соответствующий ЭДС х.х. Е₀ = U_1ном

Характеристика короткого замыкания.Характеристику трехфазного к.з. получают следующим образом: выводы обмотки статора замыкают накоротко (рис. 20.10, а) и при вращении ротора с частотой вращения n₁ постепенно увеличивают ток возбуждения до значения, при котором ток к.з. превышает номинальный рабочий ток статорной обмотки не более чем на 25% (I_1к = l,25 I_1ном). 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. 20.10, 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 (см. § 20.3).

Векторная диаграм­ма, построенная для ге­нератора при опыте трехфазного к.з., пред­ставлена на рис. 20.10, в. Из диаграммы вид­но, что ЭДС инду­цируемая в обмотке ста­тора, полностью урав­новешивается ЭДС продольной реакции якоря и ЭДС рассеяния .

Рис. 20.9. Опыт холостого хода 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. 20.11), при этом на оси ор­динат отмечают относительные значения напряжения х.х. Е_* = E₀/ U_1ном и тока к.з. I_к* = I_1к/ I_1ном. На оси ординат отклады­вают отрезок ОВ, выражающий в масштабе напряжения относительное значение ЭДС рассеяния . Затем точку В сносят на

Рис. 20.10. Опыт короткого замыкания син­хронного генератора

Рис. 20.11. Определение состав­ляющих тока к.з.

характеристику х.х. (точка В’) и опускают перпендикуляр B’D на ось абсцис. Полученная точка D разделила ток возбуждения I_в0ном на две части: I_вх — ток возбуждения, необходимый для компен­сации падения напряжения , и — ток возбуждения, компен­сирующий продольно-размагничивающую реакцию якоря.

Один из важных параметров синхронной машины — отно­шение короткого замыкания (ОКЗ), которое представляет собой отношение тока возбуж­дения I_в0ном, соответствующего номинальному напряжению при х.х., к току возбуждения I_в.к.ном соответствующему номиналь­ному току статора при опыте к.з. (рис. 20.10, б):

Для турбогенераторов ОКЗ = 0,4 ÷ 0,7; для гидрогене­раторов ОКЗ = 1,0 ÷ 1,4.

ОКЗ имеет большое практическое значение при оценке свойств синхронной машины: машины с малым ОКЗ менее устой­чивы при параллельной работе (см. гл. 21), 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 = f (I₁) при I_в = const; соs φ₁, = const; n₁ = n_ном = const. На рис. 10.12, а представлены внешние характеристики, соответствующие различным по характеру нагрузкам синхронного генератора.

При активной нагрузке (соs φ₁ = 1) уменьшение тока нагрузки I₁ сопровождается ростом напряжения U₁, что объясняется уменьшением падения напряжения в обмотке статора и ослабле­нием размагничивающего действия реакции якоря по поперечной оси. При индуктивной нагрузке (cos φ₁

Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 3218 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Характеристики синхронного генератора

Рабочие свойства синхронного генератора оцениваются его характеристиками, важнейшими из которых являются характеристики: холостого хода, трехфазного короткого за­мыкания, индукционная нагрузочная, внешние и регулиро­вочные.

Характеристика холостого хода Е= f(I_B) рассмотрена в предыдущей лекции.

Характеристика трехфазного короткого замыкания представляет собой зависимость тока якоря при коротком замыкании от тока возбуждения I_K= f(I_B) при n=const. На рис. 11 представ­лены характеристика короткого замыкания 1 и характеристика холостого хода 2.

Рис. 11. Характеристика трехфазного короткого замыкания.

Из-за относительной малости активного сопротивления г_а обмотка якоря синхронной машины представляет собой практически чисто индуктивное сопротивление. Поэтому ток короткого замыкания отстает от ЭДС на 90° и создает в машине продольную размагничивающую реакцию якоря. Вследствие этого установившийся ток короткого замыкания в синхронном генераторе получается относительно неболь­шим. Так, при ток I_K обычно имеет значение, близ­кое к номинальному. Из-за размагничивающего действия реакции якоря при коротком замыкании машина слабо на­сыщена, и поэтому характеристика I_K= f(I_B) представляет собой линейную зависимость.

Практическое значение этой характеристики состоит в том, что при совместном ее рассмотрении с характери­стикой холостого хода по ним можно определить ненасы­щенное значение x_d, МДС реакции якоря и отношение ко­роткого замыкания.

Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси x_d можно найти, если принять, что при коротком замыкании U=0, r_a=0, I_q=0, I_K=I_d, тогда

Построена векторная диаграмма синхронно­го генератора при трехфазном коротком замыкании. Исходя из (6), получаем

Если для произвольного тока I_В(1) по характеристике ко­роткого замыкания определить ток I_K(1), а по спрямленной характеристике холостого хода — ЭДС Е₀ (см. рис. 11), то по (7) определим ненасыщенное значение xd.

Реакцию якоря при токе I_K=I_HOM можно определить по характеристическому треугольнику (см. рис. 11). Здесь катет ВС представляет собой падение напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния I_HOMx_σ, а катет АВ равен МДС реакции якоря при токе I_K=I_HOM. Для явнополюсной машины эта МДС равна F_ad, а для неявнополюсной F_a. Для токов, отличных от номинального, МДС пере­считывается пропорционально току. Полученные таким путем МДС используются для построения векторных диа­грамм.

Отношением короткого замыкания (ОКЗ) называется отношение тока короткого замыкания I_K (рис. 13), воз­никающего при МДС возбуждения, соответствующей номинальному напряжению в режиме холостого хода, к номинальному току якоря:

ОКЗ характеризует влияние реакции якоря на работу машины.

Синхронные машины с малым ОКЗ дают большее из­менение напряжения при нагрузке, являются менее устойчивыми при параллельной работе, но зато такой генератор является более дешевым.

Значение ОКЗ обратно пропорционально x_d. У гидро­генераторов , а у турбогенераторов .

Индукционная нагрузочная характеристика представля­ет собой зависимость U=f(I_B) при I=const, n=const, cosφ=0. Она показывает, как изменяется напряжение генератора U с изменением тока возбуждения I_B при по­стоянном индуктивном токе нагрузки. Обычно индукцион­ная нагрузочная характеристика снимается при I=I_НОM. В качестве нагрузки используется катушка с переменной индуктивностью. Так как катушка обладает определенным; активным сопротивлением, то получить в этом случае cosφ=0 нельзя. Но опыт показывает, что при снятии рас­сматриваемой характеристики достаточно установить cosφ

Рис. 15. Векторная диаграмма синхронного генератора при cosφ=0.

На рис. 15 дана векторная диаграмма для явнополюсного генератора при cosφ=0.

Нагрузочная характеристика при I=const может быть построена по треугольнику ВСА (рис. 14), по­лученному при токе I_K=I. Если тре­угольник ВСА передвигать парал­лельно самому себе так, чтобы вер­шина С скользила по характеристи­ке холостого хода, то точка А опи­шет нагрузочную характеристику (кривая ). В верхней части харак­теристики этот треугольник займет положение B’С’А’. Опытная индук­ционная нагрузочная характеристика в действительности не вполне со­впадает с характеристикой, постро­енной по характеристическому треугольнику, а отклоняется от нее вправо (кривая 1 на рис. 14). Расхождение в опытных и расчетных характеристи­ках происходит из-за неточного учета потока рассеяния обмотки возбуждения при нагрузке, что вызывает повы­шенное насыщение магнитной системы ротора.

По опытным характеристикам холостого хода и нагру­зочной с некоторым приближением можно определить сто­роны характеристического треугольника. При U=U_HOM проводится прямая, параллельная оси абсцисс. Из точки А» на этой прямой откладывают отрезок А»О»=АО. Из точки О» проводится прямая, параллельная прямолиней­ной части характеристики холостого хода, до пересечения с характеристикой холостого хода в точке С». Опустив из точки С» перпендикуляр на линию О»А», получим иско­мый треугольник »ѻА». Определив отрезок »ѻ в масштабе напряжения, найдем

Полученное таким образом сопротивление х_р будет не­сколько больше индуктивного сопротивления рассеяния х_σ:

где меньшие значения коэффициента относятся к неявнополюсным генераторам.

Внешние характеристики являются основными эксплуа­тационными характеристиками генератора. Они показыва­ют, как изменяется напряжение на выводах генератора U при изменении тока нагрузки I, если I_B=const, cosφ=const. На характер внешних характеристик сильное влияние оказывает cosφ. На рис. 16 показаны внешние характеристики при. трех значениях cosφ. Для всех харак­теристик исходной точкой являлась точка, соответствую­щая номинальному напряжению при номинальном токе якоря. Токи возбуждения, полученные при установке исходной точки, в дальнейшем поддерживаются неизменны­ми. Изменение тока I производится нагрузочным резисто­ром, включенным в цепь якоря.

При активно-индуктивной нагрузке (φ>0) с уменьше­нием тока I напряжение на выводах машины возрастает, так как уменьшаются влияния размагничивающего дейст­вия продольной реакции якоря и падения напряжения . Чем ниже cosφ, тем сильнее влияние продоль­ной реакции якоря, вследствие чего напряжение при уменьшении тока I будет увеличиваться резче.

При cosφ=1 (рис. 17) в машине также будет иметь место продольная размагничивающая реакция якоря (F_ad≠0), вследствие ослабления действия которой при уменьшении тока I напряжение U будет увеличиваться, но в меньшей мере, чем при cosφ 0) , а при cosφ≠1 (φ 0) и активной (φ=0) нагрузках в машине существует про­дольная размагничивающая реакция якоря, которая при увеличении тока якоря возрастает. Чтобы сохранить по­стоянным напряжение, необходимо при росте нагрузки компенсировать размагничивающее действие продоль­ной реакции якоря за счет увеличения тока возбуждения. Регулировочные характеристики для cosφ 0) и cosφ=1 имеют возрастающий характер. При активно-емкостной нагрузке (φ

Источник