- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Программа работы
- •Пояснение к выполнению работы
- •Описание схемы исследования
- •Включение генератора на параллельную работу с сетью
- •Метод точной синхронизации
- •Метод самосинхронизации
- •Регулирование активной мощности синхронного генератора
- •Регулирование реактивной мощности синхронного генератора
- •Обработка результатов исследований
- •Оформление отчета
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Исследование параллельной работы трёхфазного синхронного генератора с сетью бесконечно большой мощности
Описание схемы исследования
Схема исследования приведена на рисунке 3. На схеме обозначены:
С1 С6 – выводы обмотки якоря СГ;
И1 И2 – выводы обмотки возбуждения;
Я1 Я2 – выводы обмотки якоря двигателя постоянного тока;
Ш1 Ш2 – выводы обмотки возбуждения двигателя постоянного тока;
А1, А2, А3, V1, V2, V3 – измерительные приборы, выбирают в соответствии с паспортными данными синхронного генератора и двигателя постоянного тока;
V0 – нулевой вольтметр, предел измерения которого должен быть не менее двойного номинального напряжения сети;
W1 – ваттметр;
R1 – резистор, шунтирующий цепь возбуждения СГ;
R2, R3 – регулировочный и пусковой реостаты в цепях двигателя постоянного тока;
Т- лабораторный автотрансформатор;
VD – выпрямительный мост;
КМ1 – магнитный пускатель;
КМ2 – контактор постоянного тока;
QF – автоматический выключатель;
SA1, SA2 – переключатель;
EL1 EL3 – лампы накаливания.
Рисунок 3 – Схема исследования параллельной работы трехфазного СГ с сетью бесконечно большой мощности
Включение генератора на параллельную работу с сетью
На электрических станциях обычно устанавливают несколько синхронных генераторов, включаемых параллельно для совместной работы (рисунок 4). Подключение лабораторного генератора к сети бесконечной мощности, означает параллельное подключение его к генераторам общей энергосистемы. Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной мощности дает следующие основные преимущества:
Обеспечение бесперебойного электроснабжения в случае аварии на какой-либо энергетической установке (генераторе) или отключения её для ремонта.
При работе электростанции с переменным графиком нагрузки появляется возможность отключить часть энергоустановок, с тем, чтобы оставшиеся установки работали с нагрузкой, близкой к номинальной с более высоким КПД.
Рисунок 4 – Включение синхронных генераторов на параллельную работу:
Г1 Г4 – синхронные генераторы;
М1 М4 – приводные двигатели
Параллельная работа генератора и, соответственно, организация энергосистемы без синхронизации невозможна. Отсутствие синхронизации генератора приведет к возникновению уравнительных токов в обмотке якоря, значение которых является аварийным.
Включение генератора на параллельную работу с сетью производится двумя методами: методом точной синхронизации и методом самосинхронизации [1].
Метод точной синхронизации
Для включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью методом точной синхронизации должны быть выполнены следующие условия:
порядок чередования фаз генератора и сети должен быть одинаковым;
частоты напряжений генератора и сети должны быть равны;
действующие значения напряжений генератора и сети должны быть равны;
напряжения генератора и сети должны совпадать по фазе.
На рисунке 5 в качестве примера приведен случай, когда у генератора и сети не совпадают значения частот напряжения. При этом разность потенциалов U, вызывающая уравнительный ток, может достигать двойного напряжения питания.
Проверку выполнения первых двух условий производят с помощью синхроноскопа. В качестве синхроноскопа могут служить три лампы накаливания, включенные на «погасание» или «вращение» света. Схема включения ламп на «вращение» света является менее удобной, так как увеличивает вероятность ошибочного включения, поэтому в электрической схеме (см. рисунок 1) лампы EL1 EL3 включены на «погасание» света (в разрыв одноименных фаз).
Рисунок 5 – Несовпадение частот напряжения генератора и сети
Выполнение третьего условия проверяют с помощью вольтметров V1 и V2.
Синхронизацию генератора производят в следующей последовательности:
Выполняют проверку того, что генератор отключен от сети (автоматический выключатель QF1 должен быть отключен).
Осуществляют пуск приводного двигателя. В лабораторной работе в качестве приводного двигателя используется двигатель постоянного тока. Перед запуском двигателя необходимо установить максимальное значение пускового реостата R3 (для ограничения пускового тока) и минимальное значение регулировочного реостата R2. Запуск двигателя выполняется включением контактора КМ2, подающего на двигатель постоянное напряжение. После того, как двигатель разогнался, пусковой реостат R3 устанавливают в минимальное значение.
Обмотку возбуждения синхронного генератора подключают к постоянному напряжению и на выходе генератора устанавливают номинальное напряжение. Для этого необходимо включить магнитный пускатель КМ1 и при помощи автотрансформатора Т повысить ток в обмотке возбуждения до значения, соответствующего номинальному напряжению на выходе генератора (вольтметр V2).
Выполняют проверку порядка чередования фаз. При одинаковом порядке чередования фаз сети и генератора лампы одновременно загораются и гаснут. Если же они загораются и гаснут поочередно, то это говорит о том, что первое условие не выполняется. Чтобы обеспечить одинаковый порядок чередования фаз, надо поменять местами подключение двух любых линейных выводов генератора к сети (при отключенной схеме).
Устанавливают равенство частот напряжений генератора и сети. Для этого осуществляют регулировку скорости вращения ротора генератора, путем изменения величины сопротивления реостата R2 (изменяют ток возбуждения двигателя постоянного тока). О близости частот сети и генератора можно судить по синхроноскопу: чем меньше разность частот сети и генератора, тем медленнее мигают лампы.
Синхроноскоп позволяет судить и о выполнении четвертого условия. Совпадение по фазе напряжений сети и генератора соответствует погасанию ламп синхроноскопа.
Для машин малой мощности в процессе согласования частот возможно втягивание ротора генератора в синхронизм за счет токов ламп, о чем свидетельствует прекращение миганий ламп синхроноскопа. Несмотря на выполнение первых трех условий безаварийное включение генератора на параллельную работу с сетью невозможно, т.к. не выполняется четвертое условие. В этом случае синхронизацию надо производить при несколько повышенной разности частот сети и генератора, когда ротор генератора еще не втягивается в синхронизм за счет токов ламп. Для нарушения возникшего синхронизма достаточно изменить частоту вращения приводного двигателя.
Осуществляют подключение генератора к сети. Включение автоматического выключателя QF1 производится в середине периода времени, когда не горят лампы синхроноскопа. Учитывая, что погасание лампы точно не характеризует прохождение через ноль напряжения на ней, момент включения контролируют по нулевому вольтметру V0.