Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [ 71 ] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

Последнее достигается путем регулирования тока возбуждения синхронного компенсатора, что приводит к изменению реактивной составляющей тока линии электропередачи. Обычно синхронный компенсатор работает с перевозбуждением, потребляя из сети опережающий ток, как конденсатор. Поэтому его иногда называют синхронным конденсатором.

Пуск в ход синхронного компенсатора осуществляется при помощи разгонного двигателя, причем включение его в сеть на подстанциях Советского Союза довольно часто производится по методу самосинхронизации. В последние годы широко применяется также асинхронный пуск в ход при пониженном напряжении. , Заводами Советского Союза изготавливаются синхронные компенсаторы мощностью от 1 ООО до 75 ООО ква.

Их номинальная .мощнооть сортвет-сгвует режиму работы с опережающим напряжение током (практически на 90 ). Ток возбуждения при этом режиме работы является номинальным током возбуждения. Для его уменьшения синхронные компенсаторы обычно выполняются с меньшим воздушным зазором, чем синхронные двигатели. Вследствие этого их синхронное сопротивление по продольной оси Xd*

[д. е.] нередко достигает значений 2- 2,2.

4-9. Распределение активной и реактивной мощностей между параллельно работающими машинами

На основании изложенного в предыдущих параграфах можно сделать следующие выводы, касающиеся распределения активных и реактивных мощностей при параллельной работе синхронных машин в генераторном и двигательном режимах.

Общая нагрузка параллельно ра-ботаюгцих синхронных . генераторов вполне Определяется двумя векторами: вектором напряжения U и вектором тока /. Если даны эти два вектора, то мы можем найти активную й реактивную мощности, составляющие нагрузку.

Распределение активной мощности между*параллельно работающими синхронными генераторами производится

путем воздействия на регуляторы око--рости их первичных двигателей. Воздействие на регуляторы скорости вызывает изменение количества пара, воды или горючего, поступающега в первичный двигатель. При этом будет изменяться вращающий момент, развиваемый первичным двигателем, а следовательно, и угол 6 между векторами и и Ёо, что, как известно, вызывает изменение активной мощности синхронной машины.

На электрических станциях применяются автоматические регуляторы скорости первичных двигателей. Для того чтобы распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами соответствовало их номинальным .мощностям, нужно правильно подобрать характеристики [п = f(P)] автоматических регуляторов.

Распределение реактивной мощности между параллельно работающими синхронными машинами производится путем воздействия на возбуждение этих машин.

Синхронный генератор при перевозбуждении отдает в сеть отстающий реактивный ток, а при недовозбуждении отдает опережающий реактивный ток. В генераторе фаза тока определяется относительно напряжения, действующего на зажимах обмотки статора.

Синхронный двигатель при перевозбуждении потребляет опережающий реактивный ток, а при недовозбуждении потребляет отстающий реактивный ток. Здесь фаза тока определяется относительно напряжения сети, которое прини.мается направленным прямо противоположно напряжению на зажимах машины в режиме генератора. Так как потребление отстающего реактивного тока эквивалентно-отдаче в сеть опережающего тока и наоборот, то можно считать, что перевозбужденная синхронная машина независимо от того, работает ли она генератором или двигателем, отдает в сеть отстающую реактивную мощность, а недовозбуждвнная синхронная машина - генератор или двигатель - потребляет из сети отстающую реактивную мощность. Перевозбужденная синхронная машина может поэтому рассматриваться как емкость, а недовозбужденная синхронная ма-

шина - как индуктивность, включенная в сеть.

Понятия laquo;перевозбуждение raquo; и laquo;не-довозбуждение raquo; синхронных машин вполне определяют их работу в отношении фазы реактивного тока.

На современных электрических станциях синхронные машины снабжаются автоматическими быстродей--ствующими регуляторами напряжения, которые в то же время обусловливают автоматическое распределение реактивной мощности между машинами.

4-10. Реактивная машина

Как указывалось, реактивной машиной называется явнополюсная синхронная машина, работающая без возбуждения постоянным током (при . о = 0). В такой машине электромагнитный вращающий момент получается из-за различия Xd и Xq [см. (4-77)].

Можно представить себе, что этот момент, называемый реактивным или laquo;моментом явнополюсности raquo;, создается вследствие намагничивания ротора вращающимся магнитным полем и стремления полюсов ротора ориентироваться относительно поля так, чтобы магнитные сопротивления для его индукционных трубок были наименьшими.

Можно также объяснить возникновение реактивного момента в явнополюсной машине, исходя из закона

Рис. 4-86. к объяснению возникновения реактивного момента в явнополюсной машине (режим двигателя).

электромагнитных сил. Для этого обратимся к рис. 4-86 и будем считать, что ротор вращается с синхронной скоростью, т. е. с такой же скоростью, как и н. с. Fn статора.

Примем распределение н. с. Fa ста тора по его окружности синусоидаль ным, так же как и статорных токов ( создающих ее. Электромагнитный мо мент в данном случае может возник путь только в результате взаимодей ствия первой гармоники поля с roia ми статора, так как значения момей тов от взаимодействия выевших гармо ник поля с токами статора (синусон дально распределенными) равны нулю Чтобы найти первую гармонику поля машины, заменим Fa ее продольной и поперечной Fq составляющими (рис. 4-86,а).

На рис, 4-86,6 показаны кривые: продольного Bd и поперечного Bq полей, их первых гармоник fidi и Bqi и первой гармоники fi, результирующего поля; здесь же снова показана кривая распределения токов i статора. На рисунке мы видим, что кривая токов/ и кривая поля fii сдвинуты между собой на угол, больший 90 deg;; поэтому среднее значение электромагнитных сил, действующих на статор, не равно нулю (см. sect; 3-13.а; рис. 3-42). Следовательно, возникает электромагнитный момент Мр, действующий на статор, и точно такой же момент Мр, действующий на ротор, но в противоположную сторону. Этот момент и есть реактивный момент.

Если бы мы имели равномерный воздушный зазор, то кривая поля машины совпадала бы с кривой Fa и сдвиг между нею и кривой токов i был бы равен 90 deg; (рис. 4-86,а). При таком сдвиге среднее значение тангенциальных электромагнитных сил было бы равно нулю, а следовательно, и электромагнитный момент был бы равен нулю. В машине с равномерным воздушным зазором электромагнитный момент при синхронной скорости вращения может получиться только при возбуждении машины постоянным током, так как только в этом случае получается сдвиг между кривыми поля и токов статора, отличающийся от 90 deg;.

Реактивная машина получает намагничивающий ток от другой (или других) синхронной машины, парал-

Рис. 4-87. Векторные диаграммы реактивной машины, а - генератора: б - двигателя.

лельно с которой она должна работать. Очевидно, что этот ток является отстающим по отношению к напряжению сети, так же как и в случае недо-возбужденной синхронной машины.

Векторную диаграмму реактивной машины можно получить из соответствующей диаграммы явнополюсной машины, положив в ней Яо = 0. На рис. 4-87 приведены диаграммы реактивной машины: а) для генератора; б) для двигателя.

Уравнение для электромагнитной мощности явнополюсной машины (4-75) в случае реактивной машины (Ео = 0) принимает следующий вид:

Оно может быть также получено непосредственно из диаграмм на рис. 4-87, если принять активное падение напряжения равным нулю. Для режима двигателя угол б В (4-85) нужно считать отрицательным.

Максимум Я, будем иметь при sin 26 = 1, т. ё. при 6 = 45 deg;. Следовательно, максимальное значение электромагнитной мощности реактивной машины

х - х

(4-86)

Я raquo;.... будет тем больше, чем меньше х

ЭММ if

по сравнению с х. Для нормальных

cijHxpoHHbix машин

обычно - = 1,5.

Подставляя это значение в уравнение длэ Я, , получим максимальную мощность нормальной явнополюсной син-

хронной машины при отсутствии возбуждения и при

,м.м-0,25т /-

(4-87)

- установившийся ток ко-

где /3 =

роткого замыкания при возбуждении, соответствующем номинальному напряжению при холостом ходе.

Так как ток / о обычно не превы-нлает номинального / , то, следовательно, максимальный реактивный момент нормальной явнополюсной машины не превышает 25% номинального момента (в крупных гидрогенераторах, где Ad* снижается до 0,6-0,7, Мр.м может составлять до 35-40% от М ).

Реактивный генератор на практике распространения не получил. Бывают случаи, когда явнополюсный генератор в результате обрыва цепи возбуждения работает как реактивный генератор, потребляя при этом большой реактивный (намагничивающий) ток. Но эти случаи должны быть отнесены к аварийным.

Турбогенератор как реактивный генератор может развивать лишь очень небольшую мощность, так как в нем Xd~Xq. Наблюдавшиеся на практике случаи, когда турбогенераторы отдавали активную мощность при отсутствии возбуждения, соответствовали работе этих машин в качестве асинхронных генераторов. Такая работа для турбогенераторов может быть допущена в течение непродолжительного времени при небольшой нагрузке, так как их скольжение, а следовательно, и потери в роторе при этом относительно невелики. Здесь роль коротко-