Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Реактивная мощность синхронного генератора Q= 3 f//sin <р, подключенного к системе большой мощности (U= const), при постоянной активной мощности P = const регулируется изменением тока возбуждения 1В. Если ток возбуждения равен граничному IBSp(P), то реактивная мощность синхронного генератора равна нулю. При /в > /в rp (P) (/„ < /в rp (P)) реактивная мощность синхронного генератора имеет индуктивный (Ql= 3UIdL) (емкостный (Qc = -3UIpC)) характер. Обычно режим возбуждения синхронных генераторов соответствует индуктивной реактивной мощности, необходимой для работы асинхронных двигателей.
8.20. Включение синхронного генератора параллельно электрической системе
Применяются два способа включения синхронного генератора параллельно электрической системе: точная синхронизация и самосинхронизация.
Способом точной синхронизации (рис. 8.34) генератор включается в сеть при равенстве мгновенных значений одноименных ЭДС фаз генератора, например eAl = EmAlsm((aAlt + \\rAl), и фаз системы, например еА = ЕтА sin ((oAt + \\iA). При этом напряжения на фазах выключателя должны отсутствовать, например
Чал, = еА- еА] = О,
или, при ЕтА = EmAl = En, ууА = уАх и со^ = ыА>,
"м = COS
(aAt + (aAlt + yA +yAl
sin
= 0.
214
Система А
vJ і ГУв В
1 LJ ҐТ С
KJ I
иАА,
Для выполнения этих условий ротор генератора предварительно раскручивается до синхронной частоты вращения, а его возбуждение регулируется так, чтобы напряжения на выводах одноименных фаз генератора и системы были одинаковые.
Для точного регулирования служат синхроноскопы.
Способом самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения. Обмотка ротора (обмотка возбуждения) во время такого включения должна быть замкнута резистором. Когда частота вращения ротора будет отличаться от синхронной на 2—3%, его обмотка подключается к источнику постоянного тока возбуждения и генератор синхронизируется
под действием электромагнитных сил. При этом возникает кратковременный скачок тока в обмотках фаз статора. Значение этого тока может в несколько раз превышать номинальный ток генератора. Однако, как показывает опыт, ни скачок тока, ни возникающие при этом механические усилия на валу генератора не опасны для агрегата (турбогенератора или гидрогенератора). Метод самосинхронизации применяется для включения генераторов мощностью до 50 MB А.
Рис. 8.34
8.21. Уравнение электрического состояния, схема замещения и векторная диаграмма фазы синхронного двигателя
В отличие от синхронного генератора в синхронном двигателе ось магнитных полюсов ротора отстает от оси магнитных полюсов вращающегося магнитного поля статора (см. рис. 8.28, б). Возникающий при этом электромагнитный момент равен противодействующему тормозному моменту механической нагрузки на валу двигателя Мэм = Мтор. В синхронном двигателе электрическая энергия преобразуется в механическую. На рис. 8.35 приведена схема замещения фазы синхронного двигате- Рис. 8.35
215
4 ля, подключенного к электрической си-стеме большой мощности (U= const). Эта схема замещения совпадает со схемой замещения фазы синхронного генератора, подключенного к системе большой мощности (см. рис. 8.29), с той разницей, что в первом случае электрическая энергия поступает из системы в двигатель, а во втором — из генератора в систему.
Из схемы замещения следует уравнение электрического состояния фазы синхронного двигателя
E0=U-JXi, (8.19)
где E0 =-./(0^0 и Х=Хрж + Хя (см. подразд. 8.15).
Уравнению (8.19) соответствует векторная диаграмма фазы синхронного двигателя (рис. 8.36). Сдвигу фаз Є между векторами напряжения U и ЭДС E0 соответствует геометрический сдвиг на угол в/р между осью магнитных полюсов ротора и осью результирующего магнитного поля синхронного двигателя. Для синхронной машины, работающей в режиме двигателя, этот угол всегда больше нуля (6 > 0).
Рис. 8.36
8.22. Электромагнитный момент, угловая и U-образная характеристики синхронного двигателя
Мощность трехфазного синхронного двигателя определяется так же, как мощность трехфазного синхронного генератора (8.12):
P= 3UIcos(f>= 3E0I COSy0 =3 E0Icos (<р-6), (8.20)
где угол Є > 0.
Пренебрегая всеми видами потерь энергии в статоре и преобразуя (8.20) аналогично (8.12) при 8>0, получим выражение для электромагнитного момента синхронного двигателя Мэм = Р/?2Р, совпадающее с выражением электромагнитного момента синхронного генератора (8.14):
Mэм= E0U^-. (8.21)
(о X
Мощность синхронного двигателя с учетом (8.21) равна
Д,ех = МэмПр = P = 3UI COS9 = 3E0U^-. (8.22)
216
В электрической системе большой мощности напряжение (U= = const) и частота (/= const) постоянны, поэтому значения электромагнитного момента Мэы и мощности P синхронного двигателя, подключенного к такой системе, при постоянном токе возбуждения (IB = const) зависят только от угла 6.
Угловыми характеристиками синхронного двигателя называются зависимости Мэм(в) и P(Q), аналогичные угловым характеристикам синхронного генератора (см. рис. 8.31).
Угловые характеристики позволяют анализировать процессы в синхронном двигателе при изменении нагрузки. При увеличении тормозного момента на валу синхронного двигателя МТор2 > MTOpl = = Л/эм, частота вращения ротора машины уменьшается и значения угла Є и электромагнитного момента Мэм начинают увеличиваться. Равновесие тормозного и электромагнитного моментов восстановится (Мтор2 = Мэм2) через некоторый промежуток времени при новом значении угла G2 > 6,.
