ТОП 10:

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:

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

Регулирования активной мощности. Если к валу генератора приложить внешний момент, больший необходимого для компенсации магнитных и механических потерь, то ротор приобретает ускорение. Вектор Еf. смещается относительно вектора U1 на угол Θ в направлении вращения векторов (рис.1, б), т. е. меняет фазу. Возникает небалансная ЭДС Е=Еf -U1=jI1х1, приводящая к появлению тока I1. Вектор I1 отстает от вектора Еf на 90°, так как его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением х1.

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.

а) б) в)

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.

При работе машины на сеть бесконечно большой мощности:U1 = Еf + Еа + Е = - Uс = const.

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 >Ifн , такой режим называют режимом перевозбуждения. Ток якоря I1 содержит отстающую от U1 реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Реактивная составляющая тока I1 создает размагничивающий поток реакции якоря. Реактивная составляющая тока направлена от генератора в сеть, так как . Генератор отдает реактивную мощность в сеть.

Если ток возбуждения If <Ifн , такой режим называют режимом недовозбуждения. Ток I1 содержит опережающую U1 реактивную составляющую, что соответствует активно-емкостной нагрузке генератора. Опережающая составляющая тока I1 создает подмагничивающий поток реакции якоря. Реактивная составляющая тока направлена к генератору - генератор потребляет реакт. мощ.

Во всех случаях суммарный поток машины ΣФ автоматически поддерживается неизменным.

Зависимости тока статора от тока возбуждения I1=f(If) при
n2= const, Р= const, U= const называются U-образными характеристиками.

При увеличении нагрузки значение тока возбуждения I соответствующее cosφ1=1, увеличивается, потому что с ростом активной составляющей тока якоря увеличиваются потери напряжения в генераторе.

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.

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.

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.8.46 (0.003 с.)