Асинхронный режим синхронного генератора

Электростанции

• Главная
• карта сайта
• статьи

Навигация

• Меню сайта
  • Организация эксплуатации
  • Электрические схемы
  • Турбогенераторы
  • Трансформаторы и автотрансформаторы
  • Распределительные устройства
  • Электродвигатели
  • Автоматика

  Переход генератора в асинхронный режим

  Физический процесс перехода генератора в асинхронный режим происходит в следующей последовательности: при исчезновении или уменьшении тока в обмотке возбуждения генератора уменьшается магнитный поток возбуждения и соответствующий ему электромагнитный момент на валу турбогенератора, для поддержания магнитного поля генератор начнет забирать намагничивающий ток из сети. Равновесие между вращающим моментом турбины и электромагнитным (тормозным) моментом генератора нарушается, и турбоагрегат начинает увеличивать скорость вращения выше синхронной. Регулирование турбины при этом уменьшает впуск пара в турбину и позволяет сохранить нормальную скорость вращения, вследствие чего активная нагрузка турбоагрегата несколько снижается. Увеличение числа оборотов турбоагрегата приводит к тому, что ротор генератора начинает вращаться быстрее, чем магнитное поле ротора, и в роторных контурах возникают переменные токи, имеющие частоту скольжения. Взаимодействие наведенных в контурах ротора токов с основным потоком статора создает асинхронный электромагнитный момент на валу генератора, затормаживающий ротор. Установившийся асинхронный режим наступает при равенстве асинхронного электромагнитного момента генератора и момента вращения турбины, в этом режиме генератор выдает в сеть активную и потребляет из сети реактивную мощность. Величина асинхронного момента в общем случае определяется его реактивностями в установившихся и переходных режимах и постоянными времени его контуров. Асинхронный момент турбогенераторов резко возрастает с увеличением скольжения, поэтому равновесие между асинхронным моментом генератора и моментом турбины наступает при небольших скольжениях.
  С изменением скорости вращения ротора меняются величины активного сопротивления ротора и реактивного сопротивления рассеяния статора и ротора, в бочке ротора возникают дополнительные потери за счет протекания токов по замкнутым контурам, увеличивается нагрев ротора. кликни тут купить берцы в москве
  Намагничивающий ток, потребляемый из сети генератором, в асинхронном режиме подсчитывается по формуле.
  Поскольку у турбогенераторов величина ОКЗ меньше 1,0, намагничивающий ток, забираемый ими из сети, колеблется в пределах = (0,3-0,35) / [Л. 47 и 48]. Если скольжение турбогенератора изменяется в пределах от 5—0 до 5=0,48, момент можно подсчитать по формуле.
  В относительных единицах асинхронный момент равен потере мощности в результирующем активном сопротивлении роторных контуров, приведенном к обмотке статора. Величины номинального скольжения, приведенного активного сопротивления обмотки возбуждения и остальных параметров турбогенератора в асинхронном режиме определяются из формул приложения 1. На асинхронные характеристики турбогенераторов влияет величина внешнего реактивного сопротивления до точки сети, где напряжение не зависит от режима работы данного генератора, и состояние цепи возбуждения. Если обмотка возбуждения генератора замкнута на возбудитель, то максимум асинхронного момента лежит в пределах скольжений 0,0025— 0,0015 отн. ед. Если обмотка возбуждения генератора замкнута на гасительное сопротивление, максимум асинхронного момента имеет место при 5=0,01 М0,005, а если обмотка возбуждения генератора разомкнута, максимум асинхронного момента имеет место при больших величинах скольжения. У турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток и большими реактивными сопротивлениями асинхронный момент меньше, чем у турбогенераторов с поверхностным охлаждением.

  Генераторы переменного тока

  Генератор — устройство, преобразующее один вид энергии в другой.
  В данном случае рассматриваем преобразование механической энергии вращения в электрическую.

  Различают два типа таких генераторов. Синхронные и асинхронные.

  Синхронный генератор. Принцип действия

  Отличительным признаком синхронного генератора является жёсткая связь между частотой f переменной ЭДС, наведённой в обмотке статора, и частотой вращения ротора n , называемой синхронной частотой вращения:

  n = f / p

  где p – число пар полюсов обмотки статора и ротора.
  Обычно частота вращения выражается в об/мин, а частота ЭДС в Герцах (1/сек), тогда для количества оборотов в минуту формула примет вид:

  n = 60·f / p

  На рис. 1.1 представлена функциональная схема синхронного генератора. На статоре 1 расположена трёхфазная обмотка, принципиально не отличающаяся от аналогичной обмотки асинхронной машины. На роторе расположен электромагнит с обмоткой возбуждения 2, получающей питание постоянным током, как правило, через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, расположенных на роторе, и двух неподвижных щёток.
  В некоторых случаях в конструкции ротора синхронного генератора вместо электромагнитов могут использоваться постоянные магниты, тогда необходимость в наличии контактов на валу отпадает, но существенно ограничиваются возможности стабилизации выходных напряжений.

  Приводным двигателем (ПД), в качестве которого используется турбина, двигатель внутреннего сгорания либо другой источник механической энергии, ротор генератора приводится во вращение с синхронной скоростью. При этом магнитное поле электромагнита ротора также вращается с синхронной скоростью и индуцирует в трёхфазной обмотке статора переменные ЭДС E_A , E_B и E_C , которые будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120°), образуют симметричную трёхфазную систему ЭДС.

  C подключением нагрузки к зажимам обмотки статора С1, С2 и С3 в фазах обмотки статора появляются токи I_A, I_B, I_C , которые создают вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора. Таким образом, в синхронном генераторе магнитное поле статора и ротор вращаются синхронно. Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе

  e = 2Blwv = 2πBlwDn

  Здесь: B – магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, Тл;
  l – активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, т.е. длина сердечника статора, м;
  w – количество витков;
  v = πDn – линейная скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с;
  D – внутренний диаметр сердечника статора, м.

  Формула ЭДС показывает, что при неизменной частоте вращения ротора n форма графика переменной ЭДС обмотки якоря (ста- тора) определяется исключительно законом распределения магнитной индукции B в зазоре между статором и полюсами ротора. Если график магнитной индукции в зазоре представляет собой синусоиду B = B_max sinα , то ЭДС генератора также будет синусоидальной. В синхронных машинах всегда стремятся получить распределение индукции в зазоре как можно ближе к синусоидальному.

  Так, если воздушный зазор δ постоянен (рис. 1.2), то магнитная индукция B в воздушном зазоре распределяется по трапецеидальному закону (график 1). Если же края полюсов ротора «скосить» так, чтобы зазор на краях полюсных наконечников был равен δ_max (как это показано на рис. 1.2), то график распределения магнитной индукции в зазоре приблизится к синусоиде (график 2), а, следовательно, и график ЭДС, индуцированной в обмотке генератора, приблизится к синусоиде. Частота ЭДС синхронного генератора f (Гц) пропорциональна синхронной частоте вращения ротора n (об/с)

  где p – число пар полюсов.
  В рассматриваемом генераторе (см. рис.1.1) два полюса, т.е. p = 1.
  Для получения ЭДС промышленной частоты (50 Гц) в таком генераторе ротор необходимо вращать с частотой n = 50 об/с (n = 3000 об/мин).

  Способы возбуждения синхронных генераторов

  Самым распространенным способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле. До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись преимущественно специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 1.3, а). Обмотка возбуждения (ОВ) получает питание от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронного генератора, возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронного генератора поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя r₁ и подвозбудителя r₂ . В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

  

  В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока В (рис. 1.3, б). Трехфазная обмотка 2 возбудителя, в которой наводится переменная ЭДС, расположена на роторе и вращается вместе с обмоткой возбуждения синхронного генератора и их электрическое соединение осуществляется через вращающийся выпрямитель 3 непосредственно, без контактных колец и щёток. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя В осуществляется от подвозбудителя ПВ – генератора постоянного тока. Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронного генератора позволяет повысить её эксплуатационную надёжность и увеличить КПД.

  В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 1.4, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма машины.

  

  На рис. 1.4, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на входе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты (БЗ), обеспечивающий защиту обмотки возбуждения (ОВ) от перенапряжения и токовой перегрузки.

  Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5 % полезной мощности (меньшее значение относится к генераторам большой мощности).
  В генераторах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, расположенными на роторе машины. Такой способ возбуждения даёт возможность избавить генератор от обмотки возбуждения. В результате конструкция генератора существенно упрощается, становится более экономичной и надёжной. Однако, из-за высокой стоимости материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничено машинами мощностью не более нескольких киловатт.

  Синхронные генераторы составляют основу электроэнергетики, так как практически вся электроэнергия во всём мире вырабатывается посредством синхронных турбо- или гидрогенераторов.
  Так же синхронные генераторы находят широкое применение в составе стационарных и передвижных электроустановок или станций в комплекте с дизельными и бензиновыми двигателями.

  Асинхронный генератор. Отличия от синхронного

  Асинхронные генераторы принципиально отличаются от синхронных отсутствием жесткой зависимости между частотой вращения ротора и вырабатываемой ЭДС. Разницу между этими частотами характеризует коэффициент s — скольжение.

  здесь:
  n — частота вращения магнитного поля (частота ЭДС).
  n _r — частота вращения ротора.

  Более подробно с расчётом скольжения и частоты можно ознакомиться в статье: асинхронные генераторы. Частота.

  В обычном режиме электромагнитное поле асинхронного генератора под нагрузкой оказывает тормозной момент на вращения ротора, следовательно, частота изменения магнитного поля меньше, поэтому скольжение будет отрицательным. К генераторам, работающим в области положительных скольжений, можно отнести асинхронные тахогенераторы и преобразователи частоты.

  Асинхронные генераторы в зависимости от конкретных условий применения выполняются с короткозамкнутым, фазным или полым ротором. Источниками формирования необходимой энергии возбуждения ротора могут являться статические конденсаторы или вентильные преобразователи с искусственной коммутацией вентилей.

  Асинхронные генераторы можно классифицировать по способу возбуждения, характеру выходной частоты (изменяющаяся, постоянная), способу стабилизации напряжения, рабочим областям скольжения, конструктивному выполнению и числу фаз.
  Последние два признака характеризуют конструктивные особенности генераторов.
  Характер выходной частоты и методы стабилизации напряжения в значительной степени обусловлены способом образования магнитного потока.
  Классификация по способу возбуждения является основной.

  Можно рассмотреть генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

  Самовозбуждение в асинхронных генераторах может быть организовано:
  а) с помощью конденсаторов, включенных в цепь статора или ротора или одновременно в первичную и вторичную цепи;
  б) посредством вентильных преобразователей с естественной и искусственной коммутацией вентилей.

  Независимое возбуждение может осуществляться от внешнего источника переменного напряжения.

  По характеру частоты самовозбуждающиеся генераторы разделяются на две группы. К первой из них относятся источники практически постоянной (или постоянной) частоты, ко второй переменной (регулируемой) частоты. Последние применяются для питания асинхронных двигателей с плавным изменением частоты вращения.

  Более подробно рассмотреть принцип работы и конструктивные особенности асинхронных генераторов планируется рассмотреть в отдельных публикациях.

  Асинхронные генераторы не требуют в конструкции сложных узлов для организации возбуждения постоянным током или применения дорогостоящих материалов с большим запасом магнитной энергии, поэтому находят широкое применение у пользователей передвижных электроустановок по причине своей простоты и неприхотливости в обслуживании. Используются для питания устройств, не требующих жёсткой привязки к частоте тока.
  Техническим достоинством асинхронных генераторов можно признать их устойчивость к перегрузкам и коротким замыканиям.
  С некоторой информацией по мобильным генераторным установкам можно ознакомиться на странице:
  Дизель-генераторы.
  Асинхронный генератор. Характеристики.
  Асинхронный генератор. Стабилизация.

  Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

  Асинхронный режим синхронного генератора

  Название: Электроснабжение — Учебное пособие (Вячеслав Ольховский)

  Жанр: Технические

  Просмотров: 1496

  

  Асинхронный режим синхронных двигателей

  Имеются два вида асинхронного режима синхронных двигателей. Первый — без возбуждения, при замкнутой накоротко или на гасительное сопротивление обмоткой возбуждения. Этот режим имеет место при асинхронном пуске на интервале времени [0,] (рис.2.9) и отличается от режима обычного асинхронного двигателя тем, что в обмотке возбуждения, которая является однофазной, протекает переменный ток (рис.2.9). Частота и величина этого тока при пуске уменьшаются с уменьшением скольжения. Возникающий при этом дополнительный момент на валу не велик и мало влияет на пусковую механическую характеристику, за счет которой осуществляется асинхронный пуск.

  В момент времени (рис.2.9) включается ток возбуждения, быстро нарастает и какое-то короткое время от до момента втягивания в синхронизм имеет место асинхронный режим возбужденного двигателя (второй вид). Такой режим возникает также при выпадении двигателя, допускающего несинхронное АПВ, из синхронизма, вызванного провалом напряжения (рис.2.12 ).

  При асинхронном ходе возбужденного синхронного двигателя со скольжением вращающимся полем ротора в обмотке статора наводится э.д.с. , частота которой . Так как обмотка статора замкнута на питающую сеть, эквивалентное сопротивление которой , то двигатель генерирует в сеть ток:

  В результате этого на ротор действует тормозящий момент, который затрудняет вхождение двигателя в синхронизм.

  При взаимодействии возбужденного ротора, вращающегося со скоростью (вектор на рис.2.12 ), и вращающегося со скоростью поля статора (вектор ) возникает значительный пульсирующий момент , который имеет частоту и который вызывает колебания ротора (рис.2.13).

  

  Рис. 2.13. Асинхронный и пульсирующий моменты при

  асинхронном ходе возбужденного синхронного двигателя.

  В точке , и , оси внешнего магнита и ротора на рис.2.1 совпадают. Совпадают также вектора и на рис.2.12 . Так как ротор (вектор ) вращается медленнее поля статора со скольжением s , то начиная с момент, обусловленный упругой силой притяжения разноименных полюсов, ускоряет ротор. При этом несколько уменьшается скольжение и соответственно . В точке пульсирующий момент меняет знак и начинает тормозить ротор, скорость движения которого начинает уменьшатся, скольжение и увеличиваются, достигая максимума в точке . Если среднее значение асинхронного момента равно моменту сопротивления механизма, то имеет место установившийся асинхронный ход, сопровождающийся качаниями ротора под действием . Указанные качания ротора вызывают пульсации с частотой тока и мощности, потребляемых из сети, которые могут вызвать колебания напряжения.

  У большинства синхронных двигателей пусковая обмотка двигателя не рассчитана по нагреву на длительную работу, поэтому они обязательно оснащаются защитой от асинхронного хода с выдержкой времени, превышающей время пуска двигателя (7. 10 сек.).

  Защита синхронных двигателей напряжением выше 1000 В

  Высоковольтные (6 или 10 кВ) синхронные и асинхронные двигатели оснащаются защитами от следующих аварийных и ненормальных режимов [7]:

  от многофазных коротких замыканий на линейных выводах двигателя и в обмотке статора;

  от однофазных замыканий на землю (сети 10(6) кВ имеют изолированную нейтраль) на линейных выводах и в обмотке статора;

  от потери электропитания и понижения напряжения;

  от асинхронного хода (только синхронные).

  Защита от междуфазных коротких замыканий для двигателей мощностью до 4000 кВт выполняется в виде двухрелейной токовой отсечки без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи. Если токовая отсечка не проходит по коэффициенту чувствительности а также для двигателей мощностью 4000 кВт и более применяется продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени.

  Для двигателей с реакторным пуском в зону указанных защит включается и пусковой реактор.

  Защита от однофазных замыканий на землю в обмотках статора при токе однофазного замыкания 5 А и более должна действовать на отключение двигателя. Эта защита выполняется в виде токовой защиты нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51 или ЗЗП-1 (направленная токовая защита нулевой последовательности). Указанные реле подключаются к трансформаторам тока нулевой последовательности. Рекомендуется предусматривать данную защиту и для меньших значений тока однофазного замыкания на землю, если обеспечивается ее действие при реальных значениях тока однофазного замыкания на выводах двигателя.

  При токе однофазного замыкания на землю меньше 5 А допускается не устанавливать для двигателей отдельную защиту от однофазных замыканий на землю в обмотке статора. При этом для выявления такого замыкания должны использоваться устройства защиты и сигнализации, предусмотренные в распределительном пункте, от которого запитаны двигатели.

  Специальная защита от двойных замыканий на землю (одно в обмотках статора, а другое в сети) с действием на отключение двигателя устанавливается, если отсутствует защита от однофазных замыканий на землю.

  Защита от перегрузки устанавливается в случаях, когда возможна перегрузка двигателя по технологическим причинам или когда имеются тяжелые по нагреву двигателя условия пуска или самозапуска. Если имеется постоянный персонал, обслуживающий механизм, то данная защита действует на сигнал. Если отсутствует возможность своевременной разгрузки механизма или не предусмотрен постоянный обслуживающий персонал, то данная защита должна действовать на отключение двигателя.

  Защита от потери питания и понижения напряжения предусматривается для всех двигателей, для которых не предусмотрен самозапуск. Эта защита выполняется групповой, т.е. общей для всех двигателей, присоединенных к одной секции сборных шин распредустройства.

  Защита синхронных двигателей от асинхронного хода с выдержкой времени устанавливается на всех синхронных двигателях и действует либо на отключение двигателя либо на включение устройств, обеспечивающих ресинхронизацию (самозапуск) двигателя.

  Содержание

  Читать: Аннотация
  Читать: Введение
  Читать: 1. асинхронные электродвигатели
  Читать: 1.1. эквивалентная схема и векторные диаграммы асинхронного двигателя
  Читать: 1.2. вращающий момент и механическая характеристика ад
  Читать: 1.3. потери в асинхронных двигателях
  Читать: Синхронные электродвигатели
  Читать: Принцип работы и векторные диаграммы
  Читать: Активная мощность синхронного двигателя
  Читать: 2.4. потери в синхронных двигателях
  Читать: 2.5. рабочие характеристики синхронного двигателя
  Читать: 2.6. пуск синхронных двигателей
  Читать: Самозапуск синхронных двигателей
  Читать: Асинхронный режим синхронных двигателей
  Читать: Литература

  Асинхронный режим работы генераторов

  Такой режим возникает при по­тере возбуждения генераторов вследствие повреждений в системе возбуждения или ошибочных от­ключений автомата гашения поля, а также при выпадении машины из синхронизма в результате коротких замыканий в сети. Ниже рассматри­вается режим, обусловленный поте­рей возбуждения.

  С уменьшением тока возбужде­ния уменьшается тормозящий элек­тромагнитный момент генератора; при некотором значении тока воз­буждения этот момент оказывается меньше вращающего момента тур­бины и генератор выпадает из син­хронизма. За счет избыточного вращающего момента ротор ускоря­ется. Магнитное поле статора, вра­щающееся в пространстве с синх­ронной .частотой вращения, пересе­кает ротор и наводит в теле ротора, в демпферных обмотках и в обмот­ке возбуждения (если она замкну­та) токи с частотой скольжения.

  Эти токи создают тормозящий асинхронный момент, и генератор начинает выдавать активную мощ­ность в сеть. Частота вращения ро­тора увеличивается до тех пор, пока асинхронный момент не станет равным вращающему моменту тур­бины. Так как регулятор частоты вращения турбины при увеличении частоты вращения действует на уменьшение количества пара или воды, пропускаемой через турбину,

  Рис. 19-23. Характеристики турбины и асин­хронных моментов генераторов.

  I — характеристика регулирования турбины; 2— асинхронный момент турбогенератора; 3—асин­хронный момент гидрогенератора с демпферными обмотками; 4—асинхронный момент гидрогенера­тора без демпферных обмоток. то с увеличением частоты вращения вращающий момент турбины умень­шается от т до m1 и т₂, определя­емых точками пересечения характе­ристики регулирования турбины (кривая / на рис. 19-23) с характе­ристиками асинхронных моментов генераторов (кривые 2 и 3). При этом активная мощность, развивае­мая генераторами, также уменьша­ется от P_o=m_o до Р1 = m1 , и Р₂= т₂.Скольжение s, с которым рабо­тает генератор в асинхронном ре­жиме, определяет потери мощности в роторе и его нагрев (большему скольжению соответствуют большие потери и нагрев ротора) Чем больше максимальный асинх­ронный момент и круче кривая асин­хронного момента генератора, тем с большей мощностью и при меньшем скольжении он работает. В асин­хронном режиме генератор потреб­ляет из сети большую реактивную мощность для намагничивания. Поэтому напряжение на выводах ге­нератора и в сети снижается. По­требляемый реактивный ток за­висит от индуктивных сопротивлений генератора хd и х_q и сколь­жения s, с которым работает генератор: чем больше x_d и x_q и мень­ше s, тем меньше потребляемый ре­активный ток. Гидрогенераторы без демпфер­ных обмоток имеют небольшой асинхронный момент и пологую ха­рактеристику асинхронного момен­та (кривая 4), поэтому в асинхрон­ном режиме они развивают боль­шую частоту вращения и снижают нагрузку почти до нуля. Гидрогене­раторы с демпферными обмотками имеют больший асинхронный мо­мент и более крутую характеристи­ку асинхронного момента (кривая 3). Однако s велико (3—5%), поэтому возникает опасность перегрева демпферной обмотки. Кроме того, у ГГ индуктивные сопротивления x_d и x_q меньше, чем у ТГ, поэтому, даже работая без активной нагрузки, они потребляют из сети большой реактивный ток (он превышает номинальный ток статора, так как х_q

  18.Несимметричные режимы работы гене­раторов.

  Такие режимы могут быть вы­званы обрывами или отключениями одной фазы линии, отключением одной из фаз трансформаторной груп­пы, однофазной нагрузкой в виде электротяги и плавильных печей и др. Возникающие при несимметрич­ном режиме токи обратной последо­вательности создают дополнитель­ный нагрев обмотки статора. Маг­нитное поле обратной последова­тельности, вращаясь относительно ротора с двойной синхронной час­тотой вращения, наводит в обмотке возбуждения, в демпферных конту­рах, а также в теле ротора и его торцовой контактной зоне (клин, зуб, бандаж) токи частотой 100 Гц. Эти токи создают дополнительный нагрев соответствующих частей ротора. Кроме того, поле обратной последовательности создает знако­переменный момент, который вызы­вает механические напряжения и вибрации машины.

  Тепловое действие токов двой­ной частоты наиболее опасно для турбогенераторов, так как их ротор выполняется из цельной поковки и имеет большую поверхность, вслед­ствие чего эти токи могут быть зна­чительными. Ввиду повышенной частоты токи вытесняются на по­верхность тела ротора и замыкают­ся через пазовые клинья и бандаж­ные кольца. Поэтому наибольший нагрев происходит в торцовых зо­нах ротора .Дополнительный нагрев обмотки ротора представля­ет опасность для ее изоляции. До­полнительные механические напря­жения в турбогенераторах незна­чительны и практически не вли­яют на их механическую прочность.

  В гидрогенераторах в силу от­сутствия массивных частей на рото­ре токи двойной частоты и соответ­ственно нагрев ротора меньше, чем в турбогенераторах. Обычно эти то­ки приводят к повышенному нагре­ву демпферной обмотки. Дополни­тельные механические напряжения и вибрации у гидрогенераторов больше, чему турбогенера­торов.

  При работе генератора в продол­жительном несимметричном режиме ток наиболее нагруженной фазы статора по условию допускаемого нагрева обмотки не должен превы­шать номинального. Кроме того, температура наиболее нагретых частей ротора, а также механичес­кие напряжения и вибрации генера­тора не должны превышать допус­каемых значений. Обычно предель­ные допускаемые значения тока об­ратной последовательности для турбогенераторов определяются до­пускаемым нагревом торцовой кон­тактной зоны ротора, а для гидро­генераторов — допускаемым нагре­вом демпферной системы и обмотки возбуждения, а также вибрациями конструктивных частей и обмотки статора. В соответствии со сказан­ным выше наибольшая разность токов в фазах статора при длитель­ном несимметричном режиме не должна превышать 15—20% для гидрогенераторов с косвенной сис­темой охлаждения и 10% для гид­рогенераторов с непосредственной системой охлаждения и для турбогенераторов всех типов. Приэтом ток обратной последовательности примерно равен: для гидрогенерато­ров с косвенной системой охлажде­ния 7,5—10% тока прямой последо­вательности, а для гидрогенерато­ров с непосредственной системой охлаждения и турбогенераторов —5-7%.

  При несимметричных к. з. в сетидопускаемая продолжительность за­мыкания t, с, не должна превышать значения, определяемого из фор­мулы I₂ 2 t ≤ B/I_ном 2

  где /₂ — ток обратной последовательности в долях от номинального; Iном — номинальный ток генератора, А; В —импульс квадратичного тока к. з., А 2 с.

  Значение B/I_ном 2 принимается равным для гидрогенераторов с кос­венным охлаждением 45 с, для турбогенераторов с косвенным ох­лаждением 30 с идля турбо- и гид­рогенераторов с непосредственным охлаждением 8 с.

  

  Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

  

  Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

  

  Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

  

  Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

  Синхронные и асинхронные генераторы

  Бензиновые и дизельные электростанции состоят из двух основных блоков – двигателя и генератора, объединенных на одной раме.

  В бытовых электростанциях в большинстве случаев используются двигатели внутреннего сгорания. В двигателе внутреннего сгорания энергия сгорания топлива преобразуется в механическую работу (вращение вала). Бытовые газовые электростанции представляют собой бензиновые, адаптированные для работы на газе.

  Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую.

  Бывают двух типов:

  1. Синхронные
  2. Асинхронные.

  Рассмотрим плюсы и минусы каждого из них.

  Но сначала, Принцип работы электрического генератора

  Принцип действия любого генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Преобразование механической энергии двигателя (вращательной) в энергию электрического тока поясняет следующая картинка:

  Если в однородном магнитном поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает, переменная Э.Д.С. (электродвижущая сила), частота которой равна частоте вращения рамки. Будем ли мы вращать рамку в магнитном поле, или магнитное поле вокруг рамки, либо магнитное поле внутри рамки, результат будет один – Э.Д.С. , изменяющаяся по гармоническому закону.

  

  Видео, принцип работы электрического генератора тока.

  Отличительные особенности синхронных и асинхронных генераторов:

  Синхронный генератор

  Это синхронная электрическая машина, работающая в режиме генератора в которой частота вращения магнитного поля статора равна частоте вращения ротора. Ротор состоит из обмоток при подаче напряжения на которые появляется магнитное поле с магнитными полюсами и создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая обмотку статора, наводит в ней ЭДС.

  В зависимости от типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым либо фазным. Вращающееся магнитное поле, созданное вспомогательной обмоткой статора, индуцирует на роторе магнитное поле, которое вращаясь вместе с ротором, наводит ЭДС в рабочей обмотке статора, так же как и в асинхронном генераторе

  Ротор, при запуске электростанции , создает слабое магнитное поле, но с увеличением оборотов, увеличивается и ЭДС в обмотке возбуждения. Напряжение с этой обмотки через блок автоматической регулировки (AVR) поступает на ротор, контролируя выходное напряжение за счет изменения магнитного поля.

  Например, подключенная индуктивная нагрузка размагничивает генератор и снижает напряжение, а при подключении емкостной нагрузки происходит подмагничивание генератора и повышение напряжения. Это называется “реакцией якоря”.

  Для обеспечения стабильности выходного напряжения необходимо изменять магнитное поле ротора путем регулирования тока в его обмотке ( для синхронных генераторов), что и обеспечивается блоком AVR ( Автоматический вольт регулятор).

  Благодаря такому способу регулировки, вне зависимости от изменения тока нагрузки и оборотов двигателя электростанции стабильность выходного напряжения генератора остается очень высокой, на уровне ±1%.

  Преимуществом синхронных генераторов является высокая стабильность выходного напряжения, а недостатком – возможность перегрузки по току, так как при завышенной нагрузке, регулятор может чрезмерно повысить ток в обмотке ротора, что может привести к выходу из строя.

  Еще к недостаткам синхронных генераторов можно отнести наличие щеточного узла, который рано или поздно придется обслуживать, правда в настоящее время этот недостаток практически устранен.Так как, современные синхронные генераторы являются в большинстве своем без щеточными, их ротор не имеет коллекторно-щеточного узла, а ток в обмотке возбуждения (в роторе) индуцируется за счет переменного магнитного поля, создаваемого основной и/или дополнительной обмоткой статора.

  

  Асинхронный генератор

  Асинхронная электрическая машина работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора.

  В асинхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум.

  В бытовых бензиновых и дизельных электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. В дизельных электростанциях с частотой вращения 1500 об/мин используется четырехполюсной асинхронный генератор.

  Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемым, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора и следовательно от стабильности вращения двигателя электростанции.

  Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: высокая себестоимость, зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных нагрузках; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

  АСИНХРОННЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ

  При потере возбуждения из-за неисправности возбудителя, расцепления полумуфт между ротором и возбудителем, обрыва в цепи ротора, случайного отключения АГП и по любой другой причине генератор переходит в асинхронный режим. При этом по мере снижения магнитного потока, создававшегося до этого током в обмотке ротора, генератор начинает потреблять реактивную мощность из сети.

  Равновесие между уменьшающимся до нуля синхронным электромагнитным моментом и вращающим моментом турбины нарушается, и частота вращения генератора начинает возрастать сверх синхронной. Под воздействием магнитного поля от тока статора, в зубцах и клиньях ротора и в его обмотке, если она остается замкнутой на возбудитель или замкнется на резистор самосинхронизации, появятся токи с частотой скольжения. Магнитный поток от этих токов, взаимодействуя с магнитным полем статора, создает тормозящий асинхронный момент, что обеспечивает выдачу генератором активной мощности в сеть при асинхронном режиме. Асинхронный тормозящий момент с увеличением скольжения ротора возрастает. Когда он станет равным вращающему моменту турбины, дальнейшее повышение скольжения прекратится. Наступит установившийся асинхронный режим.

  Реагируя на увеличение частоты вращения, регулятор частоты вращения турбины сокращает поступление пара (воды) и тем самым уменьшает активную мощность. Поэтому; как правило, в результате потери возбуждения активная мощность на генераторе снижается.

  Если при увеличении асинхронного тормозящего момента скольжение изменяется мало (жесткая кривая асинхронного момента), а максимальный асинхронный момент, развиваемый генератором, достаточно велик, то установившийся асинхронный режим наступает при небольшом скольжении и уменьшение активной мощности невелико.

  Турбогенераторы ТВФ, ТВВ и ТГВ в области малых скольжений имеют достаточно жесткую кривую асинхронного момента. При работе без возбуждения с активной нагрузкой 0,5—0,6 номинальной, даже при разомкнутой обмотке ротора, скольжение у них не превышает 0,3—0,8%. Потери в роторе при этом составляют 0,3—0,9 номинальных потерь на возбуждение, а ток статора около 1,0—1,15 номинального.

  Но максимальный асинхронный момент у турбогенераторов с непосредственным охлаждением значительно ниже, чем у машин с косвенным охлаждением. Поэтому потеря возбуждения у них при нагрузках, близких к номинальным, сопровождается повышенными скольжением и током статора. Из-за повышения частоты вращения до недопустимых пределов может произойти отключение турбины действием автомата безопасности. Для исключения этого на турбинах 300 МВт начали применять быстродействующие ‘электрогидравлические приставки к регуляторам, удерживающие частоту вращения в допустимых пределах и автоматически разгружающие турбогенераторы до допустимых пределов.

  Токи, появляющиеся в зубцах, клиньях и бочке ротора, при асинхронном режиме турбогенератора вызывают нагрев ротора.

  При повышенном скольжении ток статора может значительно превышать номинальное значение, что может привести к перегреву обмотки статора.

  Из-за возрастания результирующей магнитной индукции в торцевых областях турбогенератора при потере возбуждения увеличивается нагрев крайних пакетов стали и конструктивных элементов торцевых зон статора.

  В асинхронном режиме в обмотке ротора наводится напряжение. Если обмотка разомкнута или включена не на электромашинный возбудитель, а на систему выпрямителей возбуждения, исключающую прохождение тока обратной полярности, то при больших скольжениях наведенное напряжение может достигнуть опасного для обмотки ротора и выпрямителей значения. Кроме того, при разомкнутой обмотке среднее значение асинхронного момента меньше, а скольжение больше, чем при замкнутой. Поэтому при переводе генератора в асинхронный режим обмотку ротора необходимо автоматически или ручным отключением АГП замыкать на активное сопротивление (самосинхронизации или гасительное).

  Использование асинхронного режима для оставления в работе генератора при потере возбуждения хотя бы на время, необходимое для перевода на резервное возбуждение,

  позволяет в большинстве случаев избежать аварийных остановок генераторов. Но при этом необходимо соблюдать следующие условия.

  Для турбогенераторов с косвенным охлаждением активная нагрузка должна быть не выше 60 % номинальной, а продолжительность режима не более 30 мин.

  Турбогенераторы с непосредственным охлаждением мощностью до 300 МВт включительно по условию нагрева элементов торцевых зон статора, особенно крайних пакетов активной стали, непосредственно соприкасающихся с обмоткой, могут работать без возбуждения 15 мин (генераторы ТВФ —30 мин) с нагрузкой не более 40 % номинальной. Разгрузка до допустимого предела должна производиться вручную или автоматически в течение 2 мин. При этом время разгрузки до 60 % номинальной для турбогенераторов менее 150 МВт не должно превышать 60 с, а для турбогенераторов большей мощности—30 с.

  В гидрогенераторах из-за большого скольжения (3— 5%), обусловленного меньшим, чем в турбогенераторах, асинхронным моментом, при асинхронном режиме быстро перегревается успокоительная обмотка. Поэтому работа гидрогенераторов в асинхронном режиме не допускается, и при потере возбуждения они отключаются специальной защитой от токовой перегрузки статора.

  При потере возбуждения необходимо снизить активную нагрузку до допустимых значений (если нет автоматики) и попытаться доступными со щита управления средствами (изменением положения штурвала шунтового реостата, воздействием на корректор и компаундирование и т.д.) восстановить возбуждение. Если сделать это не удается, следует перейти на резервное возбуждение с отключением на время перехода АГП.

  Генератор может выпасть из синхронизма при недостаточном возбуждении или в результате аварии в системе. Для восстановления синхронизма увеличивают ток возбуждения и снижают активную нагрузку. Если генератор не войдет в синхронизм, он должен быть отключен от сети.

  Дата добавления: 2016-06-02 ; просмотров: 1929 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

  Принцип работы синхронного генератора

  Синхронный генератор. Устройство генератора и принцип действия

  Синхронный генератор – машина (механизм) переменного тока, которая преобразовывает определенный тип энергии в электроэнергию.

  К таким устройствам относят электростатические машины, гальванические элементы, солнечные батареи, термобатареи и т. п. Использование каждого вида из перечисленных приборов определяется их техническими характеристиками.

  Область применения

  Применяют синхронные агрегаты как источники электроэнергии переменного тока: используют на мощных тепло-, гидро- и атомных станциях, на передвижных электрических станциях, транспортных системах (машинах, самолетах, тепловозах).

  Синхронный агрегат способен работать автономно – генератором, который питает подключаемую к ней какую-либо нагрузку, либо параллельно с сетью — в нее подключены иные генераторы.

  Синхронный агрегат может включать устройства в тех местах, где нет центрального питания электрических сетей. Данные приборы можно применять в фермерских хозяйствах, которые расположены далеко от населенных пунктов.

  Описание прибора

  Устройство синхронного генератора:

  • Ротор, или индуктор (подвижный, вращающийся), в который входит обмотка возбуждения.
  • Якорь, или статор (недвижимый), в который включается обмотка.
  • Обмотка агрегата.
  • Переключатель катушки статора.
  • Выпрямитель.
  • Несколько кабелей.
  • Структура электрического компаундирования.
  • Сварочный аппарат.
  • Катушка ротора.
  • Регулируемый поставщик постоянного электротока.

  Синхронный генератор работает в качестве генераторов и моторов. Он может переходить от графика работы генератора к графику двигателя – это зависит от действия вращающей либо тормозящей силы прибора. В графике генератора в него входит механическая, а исходит электроэнергия. В графике двигателя в него входит электрическая, а исходит механическая энергия.

  Прибор включается в цепь переменного тока разного типа нелинейных сопротивлений. Синхронные агрегаты являются генераторами переменного тока на электростанциях, а синхронные моторы используются тогда, когда необходим двигатель, что работает с постоянной крутящейся частотой.

  Принцип работы агрегата

  Работа синхронного генератора осуществляется по принципу электромагнитной индукции.

  Во время холостого движения якорная (статорная) катушка разомкнута, поэтому магнитное поле агрегата формируется одной обмоткой ротора. Когда ротор крутится от проводного мотора, у него присутствует постоянная частота, роторное магнитное поле перемещается через проводники обмоток фаз статора и осуществляет наводку повторяющихся переменных токов – электродвижущую силу (ЭДС).

  ЭДС носит синусоидальный, несинусоидальный либо пульсирующий характер.

  Обмотка возбуждения предназначается для создания в генераторе первоначального магнитного поля, чтобы навести в катушку якоря электрическую движущую силу. В случае если якорь синхронного генератора приводят в движение путем вращения с определенной скоростью, затем возбуждают источником постоянных токов, то поток возбуждения переходит через проводники катушек статора, и в фазах катушки индуцируются переменные ЭДС.

  Трехфазное устройство

  Трехфазный синхронный генератор – устройство, имеющее трехфазную структуру переменного тока, которая имеет огромное практическое распространение. Крутящийся электромагнит способен образовывать магнитный поток (переменный), который перемещается через три фазы обмотки имеющегося статора.

  Результатом этого является то, что в фазах происходит переменная ЭДС однотипной частоты, сдвиг фаз осуществляется под углом, равным одной третьей периода вращения магнитных полей.

  Трехфазный синхронный генератор оборудован так, что на его валу якорь является электромагнитом и питается от генератора. Когда вал вращается, к примеру, от турбины, генератор поставляет электроток, в то время как обмотка ротора питается поставляемым током. От этого якорь становится электрическим магнитом и, осуществляя обороты с тем же валом, доставляет вращающееся электромагнитное поле.

  Благодаря синхронным трехфазным гидро- и турбогенераторам производится большая часть электроэнергии.

  Синхронные агрегаты применяются и в качестве электромоторов в таких устройствах, у которых мощность превышает 50 кВт. Во время работы синхронного агрегата в графике двигателя сам ротор соединяют с источником постоянных токов, статор же подключают к трехфазному кабелю.

  Структуры возбуждения

  Любые турбо-, гидро-, дизельные генераторы, синхронные компенсаторы, моторы, производимые на данный момент, оснащаются новейшими полупроводниковыми структурами, такими как возбуждение синхронных генераторов.

  В данных структурах применяется метод выпрямления трехфазных переменных токов возбудителей высокой или промышленной частоты либо напряжения возбуждаемого агрегата.

  Устройство генератора таково, что структуры возбуждения могут обеспечить такие параметры работы агрегата, как:

  • Первая стадия возбуждения, то есть начальная.
  • Работа вхолостую.
  • Подключение к сети способом точной синхронизации либо самосинхронизации.
  • Работа в энергетической структуре с имеющимися нагрузками или перегрузками.
  • Возбуждение синхронных приборов может быть форсировано по таким критериям, как напряжение и ток, имеющими заданную кратность.
  • Электроторможение аппарата.

  Разновидности агрегатов

  Синхронный генератор (мотор) подразделяется на несколько моделей, которые предназначены для разнообразных целей:

  • Шаговые (импульсные) – применяются для приводов механизмов с циклом работы старт-стоп или устройств непрерывного движения с импульсным управляющим сигналом (счетчиков, лентопротяжных устройств, приводов станков с ЧПУ и др.).
  • Безредукторные – для применения в автономных системах.
  • Бесконтактные – применяются для работы в качестве электростанций на судах морского и речного флота.
  • Гистерезисные – используются для счетчиков времени, в инерционных электроприводах, в системах автоматического управления;
  • Индукторные моторы – для снабжения электроустановок.

  Принцип действия синхронного трёхфазного генератора

  Универсальный синхронный трёхфазный генератор представлен в виде специфического механизма переменного тока, который призван преобразовывать определённый тип энергии в электричество.

  Именно этот агрегат отвечает за работоспособность солнечных батарей, электростатических машин, а также гальванических элементов.

  На практике использование этих устройств определяется исключительно техническими характеристиками.

  Ликвидация аварий в главных схемах станций и подстанций — Ликвидация асинхронных режимов работы турбогенераторов

  Содержание материала

  В нормальном режиме работы на вал турбогенератора действует два момента: момент турбины Мт, вращающий ротор генератора и стремящийся ускорить его вращение, и синхронный электромагнитный момент Мс, противодействующий вращению ротора. Синхронный электромагнитный момент возникает в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с полем ротора, вращающимся в ту же сторону и с той же частотой вращения, что и поле статора. В данном случае магнитное поле ротора создается за счет прохождения по его обмотке постоянного тока от возбудителя.
  Синхронный режим работы. Равенство моментов Мт = —Мс, действующих на вал турбогенератора, и частот вращения магнитных полей статора и ротора определяет синхронный режим работы генератора, при этом скольжение, т. е. опережение ротором поля статора, равно нулю.
  Асинхронный режим работы. Неравенство между моментами МТ>МС приводит к ускорению вращения ротора турбогенератора. По отношению к энергосистеме он перейдет в асинхронный режим работы. Такой режим возможен в случае полной или частичной потери генератором возбуждения.
  Полная потеря возбуждения может иметь место при неисправности возбудителя, обрыве в цепи ротора, ошибочном отключении АГП и в других случаях.
  Переход генератора в асинхронный режим работы при потере возбуждения происходит следующим образом. При обрыве тока в обмотке ротора исчезает его магнитное поле и, следовательно, синхронный электромагнитный момент Мс. Равновесие между моментами на валу турбогенератора нарушается, и генератор, оставаясь включенным в сеть, выходит из синхронизма: избыточный вращающий момент турбины AfT разгоняет ротор, частота его вращения становится выше синхронной (в первый момент до 5 — 6% при номинальной нагрузке). Регулятор турбины, стремясь сохранить частоту вращения турбогенератора нормальной, уменьшит пропуск пара в турбину, вследствие чего несколько снизится скольжение и активная мощность генератора.
  Однако опережение ротором магнитного поля статора останется, и это приведет к тому, что в замкнутых контурах ротора (клиньях, зубцах, обмотке ротора, если она окажется замкнутой, например, на резистор самосинхронизации) появятся переменные токи, имеющие частоту, численно равную скольжению, умноженному на частоту энергосистемы. Взаимодействие магнитных полей этих токов с магнитным полем статора создаст на валу турбогенератора асинхронный электромагнитный момент Ма, тормозящий ротор. При некотором значении Ма установится равновесие его с моментом турбины Мт. В установившемся асинхронном режиме (или иначе — при асинхронном ходе) генератор будет выдавать в сеть асинхронную активную мощность. Рабочий магнитный поток в зазоре генератора при асинхронном ходе образуется за счет сети.

  Длительность работы и допустимая нагрузка турбогенераторов в асинхронном режиме без возбуждения ограничиваются различными факторами: для турбогенераторов с косвенным охлаждением — потерями в роторе, достигающими наибольших значений в конструктивных деталях ротора в случае разомкнутой обмотки возбуждения; для турбогенераторов с непосредственным охлаждением — значением допустимого тока статора и нагревом элементов торцевых зон статора, особенно крайних пакетов активной стали из-за резкого возрастания магнитных полей рассеяния в зоне лобовых частей обмоток. Нагрев зависит от значения активной нагрузки, он не везде контролируется термометрами сопротивления и нарастает очень быстро — в течение 8—10 мин. Чтобы избежать нежелательных местных нагревов и повреждений, установлена следующая продолжительность работы турбогенераторов в асинхронном режиме:
  30 мин для турбогенераторов с косвенным охлаждением и генераторов серии ТВФ;
  15 мин для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток мощностью до 300 МВт.
  Активная нагрузка при этом должна быть снижена до 60% номинальной для турбогенераторов с косвенным охлаждением и до 40% номинальной для турбогенераторов серий ТВФ, ТВВ, ТГВ, ТВМ. Чтобы удержать турбогенераторы в асинхронном режиме работы, разгружать их необходимо за время не более 2 мин, причем разгрузка до 60% номинальной мощности не должна превышать 1 мин для турбогенераторов мощностью до 150 МВт и 30 с для турбогенераторов большей мощности.
  Быстрая разгрузка необходима также и потому, что при переходе в асинхронный режим турбогенератор, потерявший возбуждение, начинает потреблять из сети реактивную мощность, при этом все остальные параллельно работающие генераторы могут перегрузиться по току статора и ротора вследствие их участия в покрытии возникшего дефицита реактивной мощности. Поэтому при переходе какого-либо турбогенератора в асинхронный режим персоналу следует контролировать нагрузку других генераторов станции и при необходимости разгружать их до значений токов статора и ротора, допускаемых в аварийных режимах.
  Переход турбогенератора в асинхронный режим работы из-за потери возбуждения обычно сопровождается следующими изменениями показаний измерительных приборов:
  ток статора значительно увеличивается и колеблется с двойной частотой скольжения около некоторого среднего значения;
  напряжение статора понижается в зависимости от значения нагрузки, и стрелка прибора немного колеблется;
  выдача генератором активной мощности понижается, и стрелка прибора сильно колеблется;
  реактивная мощность не выдается, а потребляется генератором из сети, на что указывает стрелка прибора, отклоняющаяся (с небольшими колебаниями) в другую сторону шкалы;
  в обмотке ротора, если она окажется замкнутой на возбудитель или резистор самосинхронизации, протекает переменный ток, и стрелки приборов (амперметра и вольтметра) в цепи ротора колеблются с частотой скольжения в обе стороны от нуля. При обрыве в цепи возбуждения показание амперметра будет равным нулю.
  Колебания значений тока, напряжения и мощности на турбогенераторе, работающем в асинхронном режиме, возникают из-за периодического проворота несимметричного в магнитном отношении ротора относительно поля статора.
  Действия персонала. Убедившись по показаниям приборов в потере возбуждения и выходе турбогенератора из синхронизма, персонал должен:
  немедленно отключить его АГП;
  снизить активную нагрузку до указанных выше значений;
  выяснить и устранить причину потери возбуждения от «своего» возбудителя или перейти на резервное возбуждение.
  Если в течение времени, допустимого для работы турбогенератора в асинхронном режиме, не удастся восстановить возбуждение, генератор необходимо разгрузить и отключить от сети.
  Практика показывает, что после восстановления возбуждения при сниженной до соответствующих значений активной нагрузки ресинхронизация турбогенератора проходит успешно, без повторных циклов колебаний асинхронного режима. При полной нагрузке турбогенераторы с трудом втягиваются в синхронизм и лишь после значительного увеличения тока возбуждения.
  Одновременно с принятием мер по восстановлению возбуждения генератора необходимо поднять напряжение на сборных шинах станции за счет использования резерва реактивной мощности других параллельно работающих генераторов. Следует проверить также значение напряжения на шинах с. и. блоков генератор — трансформатор и при необходимости повысить напряжение путем перевода с помощью устройств АВР питания с. н. от резервного источника. Перевод питания с. и. от резервного источника обычно производится при снижении напряжения на шинах генератора ниже 0,8 Unoм с выдержкой времени до 5 с.
  Асинхронный режим работы, турбогенератора возникает не только при полной, но и при частичной потере возбуждения, например вследствие неправильного поворота штурвала реостата возбуждения или ошибочных действий с автоматическим регулятором возбуждения. Турбогенератор, частично потерявший возбуждение, утрачивает статическую устойчивость и выходит из синхронизма.

  Потеря устойчивости.

  Группа турбогенераторов (или станция в целом) может также потерять устойчивость и выпасть из синхронизма относительно других генераторов энергосистемы при подъеме нагрузки или плановом отключении отходящих от станции линий электропередачи, связывающих ее с энергосистемой, без соответствующего увеличения выдачи генераторами реактивной мощности, а также при отказе быстродействующей защиты в отключении внешнего к. з. В отличие от асинхронного хода, вызванного полной потерей возбуждения, для асинхронного режима с возбуждением характерно наличие на валу турбогенератора двух электромагнитных моментов — снхронного Мс и асинхронного Ма. Алгебраическое суммирование их в каждый период времени с моментом турбины Мт приводит к появлению на валу знакопеременного результирующего момента вращения, при этом турбогенератор (или группа турбогенераторов) будет работать с переменным по знаку скольжением, переходя то в генераторный режим, выдавая мощность в сеть, то в двигательный режим, потребляя ее из сети. Такой режим работы сопровождается значительными колебаниями (качаниями) токов, активной и реактивной мощности между турбогенератором, выпавшим из синхронизма, и всеми другими параллельно работающими генераторами энергосистемы.
  Характер движений ротора генератора относительно вращающегося поля статора при асинхронном ходе и качаниях показан на рис. 18.

  Судить о том, возник ли асинхронный режим работы турбогенератора в результате полной потери возбуждения или нарушения устойчивости параллельной работы, по показаниям щитовых измерительных приборов, можно только при наличии достаточно практического опыта. Однако вполне очевидно, что, если колебания стрелок приборов появились во время выполнения каких-либо действий с цепями возбуждения, устройством автоматического регулирования возбуждения (АРВ), а также при подъеме активной нагрузки, необходимо вернуть соответствующие устройства в исходное положение и полностью поднять возбуждение генератора, если это не было обеспечено действием устройства АРВ. Если при этом колебания значений токов, мощности и напряжения не будут затухать, следует приступить к разгрузке турбогенератора по активной мощности вплоть до появления признаков втягивания его в синхронизм.

  

  Рис. 18. Характер движения ротора генератора относительно вращающегося поля статора при асинхронном ходе и качаниях:
  в — асинхронный ход (ω> р (ос)

  При появлении колебаний (качаний) токов, мощности и напряжения на всех турбогенераторах данной секции шин станции в целом следует предположить, что причиной асинхронного режима является нарушение статистической устойчивости или неотключившееся к. з. (нарушение динамической устойчивости). Такой режим устраняется совместными действиями диспетчера энергосистемы и персонала станции, если он не ликвидируется самопроизвольно или действием автоматических устройств (АЧР, делительной автоматики и др.).

  голоса

  Рейтинг статьи
  Читать еще:  Как сделать генератор из двигателя стиральной машины