Угловые характеристики явнополюсных машин (гидрогенераторы).

Формула выдаваемой в сеть активной мощности явнополюсного генератора сложнее, чем одноимённая формула для неявнополюсного генератора. Объясняется это различием в конструкции роторов этих генераторов.

Первая основная составляющая активной мощности (1)зависит от магнитного потока ротора,

вторая – реактивная составляющая (2)–обусловлена различными магнитными сопротивлениями по осям генератора   d и q.

При графическом сложении основной и реактивной составляющих (рис.5) образуется результирующая составляющая (3).

Рис.5. Угловая характеристика активной мощности явнополюсного генератора.

 

На графике видно, что критический угол у явнополюсных машин меньше, меньше чем у неявнополюсных машин, т.е. δкр<90⁰ и составляет 60⁰-75⁰. При критическом угле нагрузки δ кр=(60⁰-75⁰) достигается максимальная мощность Р=Р max, которую способен развить  явнополюсный генератор.

Угол δ кр для явнополюсных машин определяется по формулам:

 ,  где

Асинхронные режимы синхронных машин

Асинхронный режим – возникает при параллельной работе синхронных генераторов, когда скорости вращения роторов генераторов отличаются от синхронной.

Основные причины выпадения генераторов из синхронизма - сильное понижение напряжения в сети U с из-за кз, а также потеря возбуждения генератора, что приводит к значительному уменьшению э.д.с. Ег, а в итоге к резкому уменьшению мощности генератора Рг и выходу его из синхронизма.

 

Рт турбины

δ нагр

Рис. 6. Угловая характеристика при понижении напряжения в сети.

Рг. max

Рэм

0^0

180^0

90^0

δ кр

Рэм генератора

генераторный режим

режим двигателя

Кз.ст (запас устойчивости)

Рэм генератора при потере возбуждения, Ег≈0

Рэм генератора при внешнем кз

Сильное понижение напряжения может происходить при внешних КЗ в сети (рис.6), при этом значительно уменьшается напряжение в сети U с, что приводит к значительному снижению выдаваемой в сеть мощности генератора Рг, при этом мощность Рг может оказаться меньше мощности турбины Рт и тогда генератор выйдет их синхронизма.

При потере возбуждения э.д.с. генератора значительно уменьшается  Ег≈0, и генератор сбрасывает активную нагрузку Рг почти до нуля, что значительно меньше мощности турбины Рт.

В обоих случаях значительное уменьшение мощности генератора Рг, выдаваемой в сеть, приводит к тому, что мощность генератора Рг становится значительно меньше мощности турбины Рт, при этом турбина разгоняет ротор генератора, и он выходит из синхронизма.

При асинхронном режиме (рис.6), генераторы,  выпавшие из синхронизма,  попеременно переходят из генераторного режима в двигательный, и наоборот, то выдают мощность в сеть, то потребляют её. Этот режим плох тем, что периодически снижается напряжение в сети и по ЛЭП между электростанциями возникают перетоки мощности, периодически меняющие своё направление (рис.7).

+ Рг

+ Рг

Рт

360^0

двигательный– потребление электроэнергии

δ нагр

Рис.7. Асинхронный режим синхронного генератора.

Рг

0^0

180^0

Генераторный – выдача электроэнергии

Генераторный – выдача электроэнергии

- Рг

2.3. Понятие о статической устойчивости.

Статической устойчивостью синхронного генератора называется такой режим работы, когда при наличии небольших отклонений напряжения и прекращения их действия, восстановится прежний режим работы.