Изучение внешних характеристик генератора с АРВ и без АРВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
И ПОДСТАНЦИИ
Практикум
для студентов направления подготовки
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»,
профиль «Электроснабжение»
очной и заочной форм обучения
Задание №2;3;5
Выполнил студент 5 курса
группы 751z
Мужжухин Ю.Е
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2 ИЗУЧЕНИЕ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА С АРВ И БЕЗ АРВ
Цель работы: изучить влияние устройств автоматического
регулирования напряжения на внешние характеристики генератора.
Порядок выполнения
1. Изучить теоретический материала.
2. Ответить на контрольные вопросы.
3. Выполнить домашнее задание.
Содержание отчёта
1. Необходимые теоретические сведения.
2. Ответы на контрольные вопросы.
3. Выполненное домашнее задание.
Отчет
1.Основные теоретические сведения
Холостой ход генератора
Генераторы мощностью до 160 МВт выпускаются с электромашинными
возбудителями, которые устанавливаются на одном валу с валом генератора.
Электромашинные возбудители представляют собой генераторы постоянного
тока параллельного возбуждения (рис.1).
Рисунок 1 — Схема генератора с АРВ 
Возбудитель — генератор с самовозбуждением. В якоре возбудителя
генератора GE создается при вращении ЭДС
ЕВОЗ= сеФВОЗ n,
где се — постоянная машины постоянного тока;
ФВОЗ — магнитный поток, создаваемый основной обмоткой возбуждения
возбудителя LGE1. Величина ФВОЗ , а следовательно и ЕВОЗ регулируются
шунтовым реостатом RR;
n — частота вращения якоря возбудителя.
К выводам якоря возбудителя GE подключена обмотка ротора LG
генератора. Под действием ЕВОЗ через обмотку ротора протекает ток
где RРОТ — сопротивление обмотки ротора;
RА.ВОЗ — сопротивление цепи якоря возбудителя.
Ток IРОТ создает МДС ротора, под действием которой через железо ротора,
воздушные зазоры между ротором и статором и через железо статора
замыкается магнитный поток Фδ. Этот магнитный поток, пересекая витки
обмотки статора наводит в каждой фазе синусоидальную ЭДС
E ГЕН =4,44 f WОС Фd ,
где f— частота ЭДС; WОС— число витков в обмотке фазы статора.
Величина ЕГЕН регулируется щунтовым реостатом RR.
|
|
|
Генератор под нагрузкой
После синхронизации генератора с сетью через обмотку статора
протекает ток IНАГР. Протекая по обмоткам статора этот ток вызывает в каждой
фазе падение напряжения
DU ГЕН = I НАГР (ROC + jX OC )
где ROC — активное сопротивление обмотки статора;
ХOC — индуктивное сопротивление обмотки статора.
Кроме этого, как правило, ток нагрузки индуктивный. Воздействие
потока якоря (статора) на результирующий поток синхронной машины
называется реакцией якоря. Индуктивная составляющая тока нагрузки создает
поток реакции якоря ФА, вращающийся с той же частотой, что основной
магнитный поток, создаваемый обмоткой ротора. Поток ФА направлен
навстречу потоку Фδ,и является размагничивающим. Тогда витки обмотки
статора будут пересекаться меньшим магнитным потоком
ФРЕЗ = Фδ – ФА,
от этого снизится ЭДС
ЕГЕН = 4,44 f WСТ ФРЕЗ .
С увеличением нагрузки внешняя характеристика UГЕН = f (IНАГР) будет
падающей, соответственно снизится напряжение и у потребителей. Для
исключения такого явления на каждом генераторе установлены устройства
автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Для увеличениябыстродействия АРВ действует на дополнительную обмотку обмотку
возбуждения возбудителя LGE2.
АРВ можно рассматривать из трех составляющих: компаундирование,
коррекция и форсировка возбуждении. Компаундирование реагирует на
изменение тока статора генератора. Коррекция реагирует на отклонение
напряжения на выводах генератора от заданного (в частности номинального)
напряжения. Форсировка мгновенно реагирует на снижение напряжения на
выводах генератора и создает максимальное возбуждение.
|
|
|
Система бесщеточного возбуждения
Коллектор со щетками у генератора постоянного тока является одним из
ненадежных элементов электромашинной системы возбуждения. Этот
недостаток устранен в высокочастотной системе возбуждения, где
выпрямление осуществляется с помощью полупроводниковых вентилей.
Однако и в этой системе остаются щетки и контактный кольца для
подключения схемы возбуждения на ротор. При использовании надежных
полупроводниковых вентилей представляется возможным создать систему
возбуждения полностью без щеток. Такой вариант получил название
бесщеточного возбуждения (рис.2).
|
|
|
Источником тока ротора служит вспомогательный синхронный генератор
ВСГ, расположенный на одном валу с главным генератором. Для целей
выпрямления тока применяется вращающийся выпрямитель, выполненный на
основе неуправляемых вентилей, которые монтируются на валу генератора.
При такой схеме отпадает надобность в щетках и контактных кольцах.
Регулирование возбуждения осуществляется путем воздействия на ток
вспомогательного синхронного генератора. Обмотка возбуждения ВСГ
Неподвижна. Она создает постоянное магнитное поле, в котором вращаются
обмотки ВСГ. В них наводится ЭДС, под действием которой через
выпрямители протекает ток в обмотке ротора ОР и создает основной
магнитный поток Фδ.
|
|
|
Распределение реактивной нагрузки между параллельно работающими
генераторами
Система автоматического регулирования может иметь астатическую
(независмую от нагрузки) и статическую (зависимую от нагрузки)
характеристики регулирования (рис.3)
Аналитическое выражение, как прямой с некоторым наклоном ,
записывается в виде
U = U0 – s IP ,
где U0 — напряжение, поддерживаемое генератором на холостом ходу
(уставка регулятора). Уставки регуляторов могут быть различными.
s — статизм регулирования; IP — реактивный ток генератора.
Нагрузкой генератора является полный ток, однако размагничивается
генератор в основном реактивным током, снижающим магнитный поток
возбуждения Фδ. Поэтому в дальнейшем нагрузка будет учитываться только
реактивной составляющей тока.
Обычно регуляторы напряжения генераторов, работающих
непосредственно на сборные шины, настаиваются на статическую
характеристику со статизмом 4-5%, т.е. при изменении реактивной нагрузки
генератора от нуля до номинальной напряжение уменьшается на 4-5%. Иначе
при астатической характеристике может возникнуть неопределенность в
распределении нагрузки между генераторами.
Определим распределение приращения реактивной нагрузки между
генераторами, работающими непосредственно на сборные шины (рис. 4).
Оба генератора имеют практический одинаковый статизм. Рассмотрим
распределение дополнительной нагрузки между двумя генераторами при
статических характеристиках регулирования.
Исходный режим генераторов определяется точками «а» и «б». В этом
режиме реактивная нагрузка станции равна IР.СТ (рис.5).
Увеличение нагрузки до IР.СТ + ?IР.СТ приводит к снижению напряжения. В
соответствии со статическим законом регулирования каждый генератор
принимает на себя определенную долю реактивной нагрузки ?IР1 и ?IР2 . В этом
случае режим работы определяется точками «а1» и «б1»
Домашнее задание
Описать, какие условия необходимо выполнять при синхронизации
генераторов.
2. Ответы на контрольные вопросы.
1. Для чего используются трансформаторы тока и напряжения?
2. Что такое реакция якоря?
3. Для чего необходима форсировка возбуждения?
4. В чем преимущества бесщеточной системы возбуждения?
5. Как работает бесщеточная система возбуждения)
6. Какими аппаратами подключаются генераторы к общим шинам
электростанции (ТЭЦ)?
7. Что такое статизм характеристики регулирования?
Условия при синхронизации генераторов.
Для безударного включения СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия синхронизации:
1. равенство напряжения U 
сети и ЭДС Е 
подключаемого генератора, т. е.
|U | = | Е | .
2. равенство частот сети f и подключаемого генератора f , т. е. f = f .
3. совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генерато-
ров, или, иначе, равенство нулю угла сдвига по фазе указанных векторов, т. е. φ = 0°.
4. одинаковый порядок чередования фаз 3-фазных генераторов, т.е. А - В -С и
А -В - С . На практике это означает, что выводы А, В и С каждого генератора должны
при включении на шины, подключаться к шинам соответственно А, В и С ГЭРЩ.
Ответы на вопросы.
2.1 Трансфоматоры тока и напряжения используются для преобразования тока и напряжения больших величин до значения, удобного для измерения.
У ТТ первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.
Трансформаторы тока (далее — ТТ) широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.
ТН — одна из разновидностей трансформатора, предназначенная не для преобразования электрической мощности для питания различных устройств, а для гальванической развязки цепей высокого напряжения от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.
Используется в измерительных цепях, преобразуя высокое напряжение линий электропередач генераторов в удобное для измерения низковольтное напряжение.
Кроме того, применение трансформатора напряжения позволяет изолировать низковольтные измерительные цепи защиты, измерения и управления от высокого напряжения, что, в свою очередь, позволяет использовать более дешёвое оборудование в низковольтных сетях и удешевляет их изоляцию.
Так как трансформатор напряжения не предназначен для передачи через него мощности, основной режим работы трансформатора напряжения — режим холостого хода.
2.2
Реакция якоря — воздействие намагничивающей силы якоря на магнитное поле машины. Реакция якоря чаще всего признается нежелательным явлением, которое искажает основное магнитное поле и ухудшает условия работы машины.
Поэтому при конструировании машины стремятся уменьшить влияние реакции якоря. При прохождении тока по обмотке возбуждения (Iя = 0) магнитное поле машины является симметричным относительно оси сердечников полюсов и под полюсами почти равномерно.
2.3 Форсировка мгновенно реагирует на снижение напряжения на
выводах генератора и создает максимальное возбуждение.
2.4 Коллектор со щетками у генератора постоянного тока является одним из ненадежных элементов электромашинной системы возбуждения. При использовании надежных полупроводниковых вентилей представляется возможным создать систему возбуждения полностью без щеток. Такой вариант получил название бесщеточного возбуждения.
2.5 Источником тока ротора служит вспомогательный синхронный генератор ВСГ, расположенный на одном валу с главным генератором. Для целей выпрямления тока применяется вращающийся выпрямитель, выполненный на основе неуправляемых вентилей, которые монтируются на валу генератора. При такой схеме отпадает надобность в щетках и контактных кольцах. Регулирование возбуждения осуществляется путем воздействия на ток вспомогательного синхронного генератора. Обмотка возбуждения ВСГ
Неподвижна. Она создает постоянное магнитное поле, в котором вращаются обмотки ВСГ. В них наводится ЭДС, под действием которой через выпрямители протекает ток в обмотке ротора ОР и создает основной магнитный поток Фδ.
2.7 Падение напряжения на выходе генератора зависит от нагруки.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 103; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!