Меню

Регулировка активной и реактивной мощности синхронного генератора

Регулирование реактивной мощности синхронного генератора

Рассмотрим для определенности работу неявнополюсного генератора. Положим для упрощения анализа, что активное сопротивление якоря Ra= 0. Если генератор, подключенный к сети, работает в режиме холостого хода, то ЭДСЕ равна напряжению сети, и ток якоря равен нулю. Если увеличить ток возбуждения, то ЭДСЕ возрастет, превышая напряжение сети, и по обмотке якоря будет проходить ток I1, величина которого определяется только синхронным индуктивным сопротивлени­емХс машины в соответствии с выражением:

. (4.34)

Ток Ī1 реактивный, поскольку он отстает по фазе от на­пряжения U1на угол 90° или опережает на тот же угол напря­жение сетиUc (рис. 4.19,a).

Рис. 4.19. Упрощенные векторные диаграммы неявнополюсного генератора при параллельной работе с сетью

При уменьшении тока возбуждения ЭДС будет меньше напряжения сети, и ток I1 изменит свое направление: он будет опережать на 90° напряжение U1 и отставать на 90° от напря­жения сети Uc (рис. 4.19,6).

Таким образом,при изменении тока возбуждения из­меняется лишь реактивная составляющая тока I1, т. е. изменяется только реактивная мощность машины Q.

Активная составляющая тока I1 в рассматриваемых случаях равна нулю. Следовательно, активная мощность Р = 0, и маши­на работает в режиме холостого хода.

При работе машины под нагрузкой имеют место те же условия: при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока I1 т. е. реактивная мощность машины. Режим возбуждения синхронной машины, при кото­ром реактивная составляющая тока якоря I1, равна нулю, назы­вают режимом полного или нормального возбуждения.

Если ток возбуждения IВ больше тока Iвп, при котором имеет место режим полного возбуждения, то ток якоря содер­жит отстающую от напряжения U1, реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом перевозбуждения. Пере­возбужденная синхронная машина, работающая в режиме хо­лостого хода по отношении к сети проявляет себя как ем­кость, т. е. выдает в сеть реактивную мощность. Синхронная машина специально предназначенная для работы в режиме холостого хода с перевозбуждением называется синхронным компенсатором.

Рис. 4.20. U-образные характеристики синхрон­ного генератора

Если ток возбуждения IВ меньше тока IВП, то ток I1 содер­жит реактивную составляющую, опережающую напряжение U1, что соответствует активно-емко­стной нагрузке генератора. Та­кой режим называют режимом недовозбуждения. В этом режи­ме синхронный генератор по­требляет реактивную мощность.

Таким образом, ток якоря зависит от тока возбуждения. Зависимость I1=ƒ(Iв) называется U-образной характеристикой, так как она похожа на латин­скую букву U.

Кривая 1 на рис. 4.20 соответствует режиму холостого хода генератора 2 = 0). По мере возрастания мощности и момента эстремумы характеристик, как и сами характеристики перемещаются выше по кривой a-b-с (кривые 2 и 3). В указан­ных точках ток I1 имеет наименьшее значение, a cosφ = 1. С возрастанием нагрузки точки U-образных характеристик, со­ответствующие cosφ= 1, сдвигаются вправо, поскольку необхо­димо некоторое увеличение тока возбуждения для компенса­ции реакции якоря и активного падения напряжения в обмот­ке статора при увеличении тока статора.

Источник

Регулирование активной и реактивной мощности синхронных генераторов при параллельной работе

Рассмотрим способы регулирования мощности на примере неявнополюсного генератора.

Если пренебречь активным сопротивлением R1, ток якоря можно определить из уравнения напряжения:

Читайте также:  Плойка с регулировкой температуры

Т.к U1=Uс=const, то силу тока I1 можно изменить только изменяя ЭДС Еf по фазе или по вел-не.

При этом генератор отдает в сеть активную мощность
Р=m1U1I1cosφ1. На его вал действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, и частота вращения ротора остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол Θ, а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть. Для увеличения активной мощности генератора необходимо увеличивать приложенный к его валу внешний вращающий момент, а для уменьшения нагрузки — уменьшать этот момент.

Рисунок 1 – Упрощенные вект. диагр. неявнополюсного генераторапри парал работе с сетью.

Если к валу ротора приложить внешний тормозной момент, то вектор Еf будет отставать от вектора напряжения U1 на угол Θ (рис.1, в). При этом возникают небалансная ЭДС Е и ток I1, вектор которого отстает от вектора Еf на 90°. Так как угол φ1>90°, активная составляющая тока находится в про-тивофазе с напряжением генератора. Следовательно активная мощность Р=m1U1I1cosφ1 забирается из сети. Машина переходит из генераторного в двигательный режим, создавая электромагнитный вращающий момент, который уравновешивает внешний тормозной момент. Частота вращения ротора при этом остается неизменной.

Регулирование реактивной мощности. Если в машине, подключенной к сети и работающей в режиме холостого хода (рис. 2, а), увеличить ток возбуждения If, то возрастет ЭДС Еf (рис. 2, б). Возникнет небалансная ЭДС Е=-jI1х1. По обмотке якоря будет проходить реактивный ток I1, который определяется только индуктивным сопротивлением х1 машины. Ток I1 отстает по фазе от напряжения генератора U1 на угол 90° и опережает на угол 90°напряжение сети Uс. При уменьшении тока возбуждения ток I1 изменяет свое направление: он опережает на 90° генератора U1 (рис. 2, в) и отстает на 90° от напряжения Uс.

При изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока I1 и реактивная мощность машины Q. Активная составляющая тока I1 и активная мощность в режиме холостого хода равны нулю.

Рисунок 2 – Упрощ. вект. диагр. неявнополюсного ген-ра при парал-ной работе с сетью при отсутствии активной нагрузки

При работе машины под нагрузкой при изменении тока возбуждения также изменяется только реактивная составляющая тока I1 и реактивная мощность машины Q.

Суммарный магнитный поток, сцепленный с каждой из фаз, ΣФ = Фf + Фа + Ф

не зависит от тока возбуждения и при всех условиях остается неизменным.

Режим возбуждения синхронной машины с током Ifн, при котором реактивная составляющая тока I1 равна нулю, а cosφ1=1,0, называют режимом полного нормального возбуждения.

Если ток возбуждения If

С уменьшением тока возбуждения наступает такой момент, при котором магнитный поток оказывается настолько ослабленным, что нагрузочный угол Θ превышает критическое значение, и генератор выпадает из синхронизма. Пунктирной линией отмечен предел статической устойчивости генератора при недовозбуждении.

Минимумы токов всего семейства U-образных характеристик лежат на линии, которая представляет собой регулировочную If=f(I1) при cosφ1=1.

Читайте также:  Почему нет регулировки громкости на панели задач

Форма U-образных кривых зависит от величины x1(xd): при большем значении x1 получаются пологие (тупые) кривые, при малом значении x1 — острые.

Наиболее выгодным для генератора является его работа с нормальным током возбуждения, когда cosφ1=1. Но так как нагрузка энергосистемы имеет индуктивный характер (асинхронные двигатели, люминесцентные лампы и др.) для уменьшения потерь энергии в линиях электропередачи генераторы работают в режиме перевозбуждения.

Источник

Регулирование активной мощности синхронного генератора

Характеристиками синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, при регулировании активной мощности называют зависимости тока якоря генератора Iя, коэффициента мощности генератора cosφ и тока приводного двигателя Iдв от активной мощности P2, отдаваемой генератором в сеть при неизменном токе возбуждения генератора Iв, неизменном напряжении Uc и неизменной частоте сети fc, т.е. Iя, cosφ, Iдв = f(P2) при Iв = const, Uc = const, fc = const.

Регулирование активной мощности, отдаваемой синхронным генератором в сеть, осуществляют путем изменения момента приводного двигателя. Опыт проводится при неизменном токе возбуждения генератора. Момент приводного двигателя изменяют при помощи регулировочного реостата R2. Скорость вращения двигателя и генератора остается при этом неизменной, т.к. генератор синхронизирован с сетью. Мощность изменяют от нуля до величины, соответствующей номинальному току якоря генератора, делая при этом 6 — 7 отсчетов тока якоря генератора Iя (амперметр А1), тока якоря приводного двигателя Iдв (амперметр A3) и активной мощности P2 (ваттметр W). Результаты отсчетов заносят в таблицу 1. Примерный вид зависимостей Iя, cosφ, Iдв = f(P2)показан на рисунке 6.

Рисунок 6 – Характеристики СГ, работающего параллельно с сетью, при
регулировании активной мощности

Результаты опыта и расчета заносят в таблицу 1.

№ п/п Опытные данные Расчетные данные
Uг, В Р2, Вт Iя, А Iдв, А S, В∙А cosφ

Регулирование реактивной мощности синхронного генератора

Характеристиками синхронного генератора, работающего парал­лельно с сетью, при регулировании реактивной мощности называют зави­симости реактивной мощности Q, тока якоря Iя и коэффициента мощности cosφ от тока возбуждения генератора Iв при неизменном напряжении сети Uc, неизменном значении частоты сети fc и постоянной величине активной мощности P2, т.е. Q, Iя, cosφ = f(Iв), при Uc = const, fc = const, P2 = const.

Регулирование реактивной мощности синхронного генератора осуществляют путем изменения тока в обмотке возбуждения. Опыт регулирования реактивной мощности проводят при поддержании постоянной величины отдаваемой в сеть активной мощности P2. Вначале следует увеличить ток возбуждения до значения, при котором ток якоря повысится примерно до номинального. Эту точку принять за исходную, а затем снижать ток возбуждения до величины, пока ток якоря, пройдя минимум, не достигнет опять примерно номинальной величины. В указанном интервале изменения тока возбуждения произвести 10 — 12 отсчетов тока возбуждения, тока якоря и активной мощности. Постоянство активной мощности контролируют по ваттметру W и поддерживают ее неизменной с помощью реостата R2. Значения Q и cosφ вычисляют по данным опыта. Результаты регулирования реактивной мощности заносят в таблицу 2. Примерный вид зависимостей Q, Iя, cosφ = f(Iв) показан на рисунке 7.

cosφ
Iя, о.е.
Q, о.е.

Q (P2> 0)
Q (P2= 0)
Iя (P2= 0)
Iя (P2> 0)

0,5

0,25
cosφ (P2> 0)

0,25

Iв, о.е.

0,75
0,5
1,0
1,5
2,0

Рисунок 7 – Характеристики трехфазного СГ при регулировании реактивной мощности

Обработка результатов исследований

Все построения экспериментальных зависимостей выполняют в именованных единицах. Располагают полученные зависимости так, как показано на рисунках 6, 7. Для построения зависимостей расчеты производятся по следующим формулам.

1. Полная мощность, В∙А,

,

где – линейное напряжение сети, В;

– ток якоря генератора, А.

2. Коэффициент мощности

.

3. Реактивная мощность, В∙А,

.

Оформление отчета

Отчет оформляют в соответствии с нижеприведенными требованиями и выполняют рукописным способом чернилами (пастой) на бумаге формата А4 (210×297мм) без основной надписи и дополнительных граф к ней. Текст отчета можно располагать на обеих сторонах листа. Листы отчета должны быть сброшюрованы. Размер поля на подшивку 35 мм, противоположного – не менее 10 мм, размер верхнего и нижнего полей не менее 20 мм. Расстояние между строками должно быть равным 8 – 10 мм. Абзац начинают отступом на расстоянии 15 – 17 мм от левого поля.

Нумерация страниц отчета должна быть сквозной, первой страницей является титульный лист. Номер страницы проставляют с точкой в верхнем правом углу. На титульном листе отчета номер страницы не ставят. Рисунки, которые располагают на отдельных листах, включают в общую нумерацию.

Рисунки допускается выполнять на белой, клетчатой или милли­метровой бумаге. На поле рисунка должна быть нанесена координатная сетка сплошными тонкими линиями. Рисунки и таблицы должны иметь наименования и в случае необходимости поясняющий текст. Нумерацию рисунков выполняют сквозной в пределах отчета.

Титульный лист отчета должен быть оформлен в соответствии со стандартами [3].

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

— паспортные данные машины;

— электрические схемы исследований;

— формулы для обработки результатов;

— графики полученных зависимостей.

Перед выполне­нием лабораторной работы необходимо знать ответы на первые пять вопросов, ответы на все вопросы – к защите выполненной работы.

1. Какие условия необходимо выполнять при точной синхрониза­ции генератора с сетью?

2. Как проводят точную синхронизацию генератора с сетью?

3. Как проводят грубую синхронизацию с сетью?

4. Как проводят регулирование активной мощности синхронного генератора при параллельной работе с сетью?

5. Как проводят регулирование реактивной мощности синхронного генератора при параллельной работе с сетью?

Библиографический список

3. Общие требования и правила оформления текстовых документов в учебном процессе / Сост. Е.П. Теняков. Новочерк. гос. техн. ун-т.- Но­вочеркасск: НГТУ, 1994.- 24 с.

Исследование параллельной работы трёхфазного синхронного
генератора с сетью бесконечно большой мощности

Составители: Дувакина Ирина Евгеньевна,

Климов Евгений Анатольевич,

Назикян Георгий Артемович.

Темплан 2009 г. Подписано в печать 09.06.2009.

Бумага офсетная. Формат 60´84 . Ризография.

Усл. печ. л 0,93. Уч.-изд.л. 1,0 Тираж 50.

Южно-Российский государственный технический университет

Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ

346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник