- •Глава 21. Параллельная работа синхронных генераторов.
- •§ 21.1. Включение генераторов на параллельную работу.
- •§ 21.2. Нагрузка генератора, включенного на параллельную работу.
- •§ 21.3. Угловые характеристики синхронного генератора
- •Индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси [см. (20.24)]
- •§ 21.4. Колебания синхронных генераторов
- •§ 21.5. Синхронизирующая способность синхронных машин
- •Удельный синхронизирующий момент
- •§ 21.6. U-образные характеристики синхронного генератора
- •§ 21.7. Переходные процессы в синхронных генераторах
Индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси [см. (20.24)]
Ом,
по поперечной оси [см. (20.25)]
Ом.
Синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям:
Ом,
Ом.
ЭДС обмотки статора в режиме х.х. по (21.13)
В.
Напряжение фазы обмотки статора
В.
Угловая частота вращения ротора
с-1.
Максимальное значение основной составляющей электромагнитного момента генератора (21.11)
Н∙м
Максимальное значение реактивной составляющей электромагнитного момента (21.12)
Н·м
Результаты расчета моментов
для ряда значений угла 0 приведены ниже:
|
Угол , соответствующий максимальному моменту , по (21.14)
,
где;
0,48 = 61,3°.
Углу = 61,3° соответствуют моменты:
Н∙м;
Н∙м;
Н∙м.
Графики моментов , и , построенные по результатам расчета, приведены на рис 21.6.
§ 21.4. Колебания синхронных генераторов
Предположим, что синхронный генератор, подключенный на параллельную работу к сети, работает ненагруженным. Чтобы нагрузить генератор, увеличивают вращающий момент первичного двигателя до
значения , соответствующего повороту оси полюсов ротора на угол ,и электромагнитному моменту (рис. 21.7, график 1). Однако под действием инерции вращающихся масс синхронной машины и приводного
Рис. 21.6. угловые характеристики моментов (к примеру 21.1)
двигателя ротор повернется на угол >, при котором электромагнитный момент генератора достигает значения М’>M’1. В результате нарушившегося равновесия моментов ротор начнет поворачиваться в направлении уменьшения угла , но силы инерции и в этом случаепомешают ротору остановиться в положении, соответствующем углу , и переведут его в положение, соответствующее значению угла,при котором электромагнитный момент генератора окажется меньше вращающего момента . Поэтому ротор не остановится в положении , а будет поворачиваться в направлении увеличения угла .
Рис. 21.7. Колебания синхронной машины:
1- угловая характеристика;
2 – график затухающих колебаний ротор
Таким образом, ротор синхронного генератора будет совершать колебательные движения (качания) около среднего положения ,
(рис. 21.7, график 2), соответствующего равновесию вращающего и электромагнитного моментов. Если бы колебания ротора не сопровождались потерями энергии, то они продолжались бы неопределенно долго, т.е. были бы незатухающими. Однако в реальных условиях колебания ротора вызывают потери энергии, из которых наибольшее значение имеют магнитные потери, обусловленные возникновением вихревых токов в сердечнике ротора. Объясняется это тем, что при отсутствии колебаний частота вращения ротора постоянна и равна частоте вращения результирующего магнитного поля. Однако при возникновении колебаний ротора частота вращения последнего становится неравномерной, т. е. происходит его движение относительно магнитного поля статора, приведет к возникновению в сердечнике ротора вихревых токов. Взаимодействие этих токов с магнитным полем статора оказывает на ротор «успокаивающее» действие, уменьшающее его колебания. Следовательно, колебания ротора имеют затухающий характер, и поэтому спустя некоторое время ротор займет положение, соответствующее углу , при котором устанавливается равновесие моментов. Причинами, вызывающими колебания ротора, могут быть либо изменения вращающего момента первичного двигателя , либо изменения нагрузки генератора, т. е. электромагнитного момента М. Колебания ротора, вызванные указанными причинами, называют собственными.
Рис. 11.8. Успокоительная (демпферная обмотка)
Возможны также вынужденные колебания, вызванные неравномерным вращением ротора, например в генераторах с приводом от поршневых двигателей (дизели, газовые двигатели). Наиболее опасен случай совпадения частоты собственных колебаний с частотой вынужденных (резонанс колебаний). При этом колебания резко усиливаются, так что параллельная работа генераторов становится невозможной.
Потери энергии в металлических частях ротора оказывают тормозящее действие на подвижную часть машины и уменьшают ее колебания. Однако значительного уменьшения колебаний достигают применением в синхронной машине успокоительной (демпферной) обмотки. В явнополюсных машинах успокоительную обмотку выполняют в виде стержней, заложенных в пазы полюсных наконечников и соединенных на торцовых сторонах пластинами (рис. 21.8). В неявнополюсных машинах колебания устраняются лишь действием вихревых токов, наводимых в сердечнике ротора.
В заключение отметим, что изложенное здесь о колебаниях синхронных генераторов в равной мере относится и к синхронным двигателям (см. § 22.1).