13.7. Работа синхронного генератора параллельно с сетью

Рис. 13. 7

На рис. 13. 7 изображены регулировочные ха­рактеристики для различных значений cos < p. Из рисунка мы видим, что при активно-ин­дуктивной нагрузке, когда (р > 0 ( кривая 2), ток воз­буждения необходимо увеличивать, а при активно-емкостной нагрузке, когда р < 0 (кривая 3) — умень­шать. Кривая 1 соответствует оптимальному режи­му. Все эти явления обусловлены реакцией якоря.

Регулировочные характеристики имеют важное практическое значение, так как они определяют пре­делы изменения тока возбуждения для поддержания номинального напряжения при изменении нагрузки.

13. 7. Работа синхронного генератора параллельно с сетью

Практически все современные электростанции оборудованы несколькими генераторами, одновременно работающими на общую сеть. Такую работу генера­торов называют параллельной. Параллельная работа генераторов необходима по следующим причинам. Если станция оборудована одним генератором, то его нагрузка сильно колеблется в зависимости от време­ни суток и времени года. Использование нескольких генераторов дает возможность при необходимости ос­танавливать часть генераторов, экономя при этом топ­ливо. Для надежного снабжения потребителей на случай аварии каждая электростанция должна иметь резервный генератор, который включается при необ­ходимости. Наконец, параллельная работа генерато­ров и электростанций необходима для объединения нескольких электростанций в единую энергосистему, что позволяет рационально загружать станции в те­чение года и бесперебойно снабжать потребителей электроэнергией.

Для включения синхронного генератора трехфаз­ного тока на параллельную работу с мощной элект­росетью (или с другим синхронным генератором) необходимо соблюдение следующих условий:

1. Частота напряжения, вырабатываемого генера­тором f_г, должна быть равна частоте сети f_c. Это достигается регулированием скорости вращения ге­нератора.

2. Действующее значение напряжения на зажи­мах генератора U_г должно быть равно действующе­му значению напряжения сети U_с. Это достигается регулированием тока возбуждения.

3. Чередование последовательности фаз у вклю­чаемого генератора должно соответствовать чередова­нию фаз сети (т. е. направление вращающихся полей должно быть одинаковым),

4. Напряжения сети U_с и генератора U_г в мо­мент включения должны совпадать по фазе.

Приведение синхронного генератора в состояние, соответствующее всем перечисленным выше четырем условиям называется синхронизацией генератора. До­биваются синхронизации следующим образом.

Чтобы уравнять частоты генерируемого напряже­ния и напряжения сети регулируют частоту враще­ния первичного двигателя, так как скорость враще­ния ротора определяет частоту генерируемого пере­менного тока. Равенства действующих напряжений генератора и сети добиваются путем изменения тока возбуждения синхронного генератора при номиналь­ном числе оборотов.

Наиболее трудным является выбор момента вклю­чения генератора так, чтобы напряжение сети U_с и генератора U_г совпадали по фазе. Для выбора момен­та включения, а также для контроля правильного че­редования фаз используют специальные устройства, которые называются синхроноскопами.

Равенство фазных напряжений и частот сети и генератора контролируется вольтметром и частотомером. Эта схема называется " на потухание" (см. ри­с. 13. 8).

Рис. 13. 8

 

Когда чередование (порядок следования) фаз ге­нератора совпадает с чередованием фаз сети, все три лампы будут загораться и гаснуть одновременно. Если это не так, то следует поменять местами два каких-либо линейных провода, идущих от синхронного ге­нератора. Пока нет точного совпадения частот гене­ратора I_г и сети I_с, напряжение на лампах будет из­меняться с частотой равной разности этих частот Iг – Iс (так называемые " биения" ), и лампы будут то гаснуть, то вновь загораться. Чем ближе частота ге­нератора к частоте сети, тем ниже частота биений.

 

13. 8. Синхронный двигатель переменного тока

Рассмотренные выше машины переменного тока могут работать и в качестве двигателей. Например, ротор распо­ложен относительно статора так, как показано на рис. 13. 9, и пусть переменный ток, текущий по обмотке статора, в этот момент течет в направлении, показанном на рис. 13. 9.

Рис. 13. 9 Разноименные полюсы притягиваются, ротор стремится повернуться налево

 

 

                                       

Рис. 13. 10. Ротор стремится повер­нуться направо   Рис. 13. 11. Ротор стремится по­вернуться налево

 

Этот ток теперь будет на­магничивать сталь статора, создавая на нем чередую­щиеся северные и южные полюсы. Мы знаем, что разно­именные полюсы притягива­ются, а одноименные оттал­киваются, поэтому, взглянув на рис. 13. 9, можно убедить­ся в том, что магнитные си­лы будут стремиться повер­нуть ротор против часовой стрелки.

Но через половину пери­ода ток в статоре уже будет иметь противоположное на­правление. Если ротор ос­тался на прежнем месте (как показано на рис. 13. 10), то теперь силы взаимодей­ствия между полюсами бу­дут стремиться повернуть ротор в обратную сторону, т. е. по часовой стрелке. По­этому если ротор был непо­движен при включении пе­ременного тока в обмотку статора, он и не сдвинется с места; на ротор будут дей­ствовать быстро чередую­щиеся силы противополож­ных направлений. Совсем иное дело, если ротор пред­варительно раскрутить и вращать с такой скоростью, что за время полупериода он переместится из положе­ния, указанного на рис. 13. 9, в положение, указанное на рис. 13. 11.

Теперь полюсы ротора повернулись так, что при новом направлении тока в обмотках статора вза­имодействие магнитных полюсов статора и ротора стре­мится вращать ротор все в том же направлении.

Теперь уже не нужно прибегать к посторонней силе для кручения ротора, он будет продолжать вращаться с той же скоростью благодаря взаимодействию токов (их магнит­ного поля). Эта скорость, в точности соответствующая скорости из­менения магнитного поля статора, называется синхронной скоростью. С другой скоростью при 50-периодном токе ротор вра­щаться не может, поэтому такие машины называют син­хронными. В самом деле, если бы ротор вращался со скоростью, отличной от синхронной, то полюса ротора и статора перестали бы по­падать в такт. При этом, говорят, что вращение ротора выпадает из синхронизма.

Чем больше пар полюсов имеет синхронная машина, тем медленнее она будет вращаться. На практике синхронные машины строят как с одной парой полюсов (быстроходные генераторы, приводимые во вращение паровыми турбинами), так и с десятками пар полюсов (например, тихоходные генераторы, приводимые во вращение водяными турбинами).

Из рассмотренного примера ясно, почему ротор должен быть раскручен к моменту присоединения переменного то­ка, но важно обратить внимание еще на следующее; пере­менный ток, протекающий через обмотку статора, должен быть таким, чтобы его взаимодействие с магнитным полем постоянного тока создавало вращающую силу требуемого направления. Если бы положению ротора, изображенному на рис. 13. 11, соответствовал переменный ток противополож­ного направления, то машина не работала бы. Вместо того чтобы поддерживать вращение, электромагнитное взаимо­действие ему препятствовало бы.

Поэтому для присоединения синхронной марины к сети необходимо не только дать машине нормальную скорость, но и убедиться в том, что ход изменения напряжений на машине и в сети одинаков.

⇐ Предыдущая41424344454647484950Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: