Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Работа синхронных генераторов при несимметричной нагрузке



 

Обмотка статора синхронных генераторов обычно включается в звезду, причем нулевая точка в малых машинах изолирована, а в крупных машинах с целью выполнения релейной защиты от замыкании на землю заземляется через большое сопротивление. Поэтому токи нулевой последовательности либо отсутствуют, либо весьма невелики.

В силу этого при несимметричной нагрузке синхронных генераторов, кроме токов прямой последовательности, практи­чески существуют только токи обратной последовательности.

Последние вызывают в машине ряд нежелательных явлений и де­лают режим работы машины тяжелым.

 

Потери энергии и нагрев ротора.

 

Токи двойной частоты, индуктируемые в роторе магнитным полем статора обратной последовательности, вызывают в роторе излишние потери и его нагрев, а также уменьшение к.п.д. машины.

Токи, индуктируемые обратным полем в успокоительных обмот­ках явнополюсных машин и в массивном роторе турбогенераторов, могут быть весьма значительными, а активные сопротивления этим токам под влиянием поверхностного эффекта будут большими.

Поэтому при значительной несимметрии нагрузки возникает чрезмерный и опасный нагрев успокоительных обмоток и массив­ных роторов.

Высокая температура тела ротора турбогенератора вызывает опасные деформации ротора и вероятность повреждения изоляции обмотки возбуждения. Нагрев успокоительной обмотки явнополюсной машины мало влияет на температуру обмотки возбуждения ввиду удаленности этих обмоток друг от друга и лучших условий охлаж­дения обмотки возбуждения явнополюсных машин.

Токи, индуктируемые обратным полем в обмотке возбуждения, меньше из-за большего сопротивления рассеяния этой обмотки. Поэтому в явнополюсных машинах дополнительный нагрев обмотки возбуждения при несимметричной нагрузке невелик.

 

Вибрация.

 

В результате взаимодействия потока возбуждения и потока обратной последовательности статора, а также поля прямой последовательности статора и поля токов двойной частоты ротора при несимметричной нагрузке на ротор и статор действуют знако­переменные вращающие моменты и тангенциальные силы, пульси­рующие с частотой

Кроме того, вследствие этих же причин возникают пульсирую­щие радиальные силы притяжения и отталкивания между полюсами полей статора и ротора, стремящиеся деформировать статор и ротор. Эти силы вызывают вибрацию частей машины, шум и ослабление запрессовки сердечника статора. Пульсирующие силы двойной час­тоты ввиду усталостных явлений могут также вредно отразиться на прочности сварных соединений, в особенности при наличии дефектов сварки. Все указанные факторы, естественно, тем сильнее, чем боль­ше несимметрия нагрузки.

Искажение симметрии напряжении. Токи обратной последова­тельности вызывают в фазах обмотки статора падения напряжения

Z2I2 векторы которых ориентированы относительно напряжений прямой последовательности в разных фазах по разному.

В результате этого симметрия напряжений генератора иска­жается и напряжения более загруженных фаз будут меньше. Это ухудшает условия работы приемников, в особенности асинхрон­ных и синхронных двигателей.

В машинах с успокоительными обмотками и массивными рото­рами или полюсами Z2 меньше, вследствие чего и искажение сим­метрии напряжений у них меньше. Физически это объясняется тем, что в таких машинах поток обратной последовательности статора в значительной степени заглушается токами, индуктируе­мыми в роторе, и поэтому этот поток индуктирует в фазах обмотки

Высшие гармоники токов и напряжении. Как было устано­влено выше, ввиду неравенства сопротивлений по продольной и поперечной осям возникает третья гармоника тока с частотой 3f1. В особенности сильное искажение формы кри­вой тока происходит при несиммитричных коротких замыканиях, так как при этом сглаживающее влияние внешних индуктив­ных сопротивлений исчезает или ослабляется. В качестве примера на рис. изображена форма кривой тока при двухфазном корот­ком замыкании.

Высшие гармоники ток» могут вызвать опасные резонансные явления, если в цепях обмоток статора имеются емкости (напри­мер, емкость длинных линий передачи и пр.).

В результате резонанса напряжений на зажимах обмотки статора возникают напряжения повышенных частот, которые могут превы­сить номинальные напряжения во много раз и повредить изоляцию машины. Это является одной из причин того, что мощные гидрогене­раторы, работающие на длинные линии передачи, обычно снабжаются успокоительными обмотками. При наличии успокоительных обмоток, вследствие чего в этом случае токи остаются синусоидальными и опасность указанных перенапряжений исче­зает.

Допустимая несимметрия нагрузки ограничивается прежде всего необходимостью предотвращения опасного нагрева ротора, а также вибрации машины.

 

Колебания синхронных машин

 

При колебаниях или качаниях синхронной машины ее ротор вращается неравномерно я скорость его колеблется с некоторой частотой около среднего значения. Наибольший практический интерес представляет случай, когда машина работает параллельно с мощной сетью, частоту f1 тока кото­рой можно считать постоянной. В этом случае колебания угловой скорости ротора происходят около синхронной угловой скорости

Одновременно с колебаниями происходят также колебания угла нагрузки .

Действительно, при > cротор забегает вперед и угол между векторами и при работе в режиме генератора увеличи­вается, а при cуменьшается.

 

Колебания угла в свою очередь неразрывно связаны, как следует из векторных диаграмм, с колебаниями величин мощности Р и тока якоря I.

Поэтому внешне колебания синхронной машины проявляются в колебаниях стрелок ваттметров и амперметров. Чем больше амплитуда колебаний и , тем больше также колебания Р и I. Если мощность сети мала, то возникают также колебания величины напряжения U.

При ротор вращается с некоторым скольжением s отно­сительно магнитного поля статора, и поэтому при колебаниях син­хронной машины колеблется также величина s. На рис. представлены

кривые затухающих колебаний. Индексы 1 относятся к исходному режиму, до начала колебаний, а индексы 2 — к последующему режиму, после затухания колебаний.

В ряде случаев возникают весьма сильные колебания синхрон­ных машин, которые серьезным образом нарушают их нормаль­ную работу, а также работу энергосистемы в целом.

При колебаниях в синхронных машинах происходят сложные переходные процессы, которые ниже рассматриваются лишь в основ­ных чертах и преимущественно с физической точки зрения.

Колебания синхронных машин бывают вынужденные и свобод­ные.

 

Вынужденные колебания

 

Вынужденные колебания синхронной машины возникают в случаях, когда механический момент на валу непостоянен и содержит пульсирующие составляющие.

Чаще всего это бывает при соединении синхронных машин с порш­невыми машинами (например, дизельный первичный двигатель у генератора и поршневой компрессор у двигателя).

Вынужденные колебания становятся особенно сильными, неже­лательными и опасными, когда их частота близка к частоте соб­ственных или свободных колебаний и поэтому возникают резо­нансные явления, а также когда в общую сеть включено несколько синхронных машин, имеющих вынужденные колебания с одинако­выми или кратными частотами. Например, иногда возникают затруд­нения при параллельной работе так называемых синхронных дизель-генераторов, первичными двигателями которых являются дизели.

Для уменьшения вынужденных колебаний дизель-генераторы, а часто также двигатели поршневых компрессоров снабжаются маховиками. Маховики иногда присоединяются непосредственно к роторному колесу синхронной машины или ротор машины выпол­няется с повышенным маховым моментом (больший диаметр и вес). Дизель-генераторы имеют для уменьшения колебаний также успо­коительные обмотки

 







Читайте также:

  1. A. Притяжения и отталкивания, силы отталкивания больше на малых расстояниях, чем силы притяжения. Б. Притяжения и отталкивания, силы отталкивания меньше на малых расстояниях, чем силы притяжения.
  2. Adjective and adverb. Имя прилагательное и наречие. Степени сравнения.
  3. D. Правоспособность иностранцев. - Ограничения в отношении землевладения. - Двоякий смысл своего и чужого в немецкой терминологии. - Приобретение прав гражданства русскими подданными в Финляндии
  4. D. ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИСОЕДИНЕНИЯ К ГААГСКОМУ СОГЛАШЕНИЮ
  5. F70.99 Умственная отсталость легкой степени без указаний на нарушение поведения, обусловленная неуточненными причинами
  6. F71.98 Умственная отсталость умеренная без указаний на нарушение поведения, обусловленная другими уточненными причинами
  7. I Использование заемных средств в работе предприятия
  8. I. Методические принципы физического воспитания (сознательность, активность, наглядность, доступность, систематичность)
  9. I. О НОВОПРИБЫВШИХ ГРАЖДАНАХ.
  10. I. Предприятия крупного рогатого скота
  11. I. Придаточные, которые присоединяются непосредственно к главному предложению, могут быть однородными и неоднородными.
  12. I. СИЛЬНЫЕ СТОРОНЫ ПРЕДПРИЯТИЯ


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 260; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.014 с.) Главная | Обратная связь