Схема включения и принцип работы синхронного генератора

Категория:

   Передвижные электростанции

Публикация:

   Схема включения и принцип работы синхронного генератора

Читать далее:

Схема включения и принцип работы синхронного генератора

Схема включения синхронного генератора показана на рис. 1.

Синхронный генератор работает следующим образом. Ротор генератора приводится во вращение первичным двигателем с номинальной скоростью, которая поддерживается постоянной при помощи автоматического регулятора скорости первичного двигателя. Генератор возбуждают, подавая ток возбуждения/в в обмотку ротора.

Если к зажимам работающего синхронного генератора присоединить внешнюю нагрузку, то в обмотке статора появится ток, который создаст свое магнитное поле, называемое потоком обмотки статора. Этот поток делится на две части. Одна часть (поток рассеяния), замыкаясь вокруг проводников статора через его воздушный зазор и пакет, обусловливает возникновение дополнительного индуктивного сопротивления обмотки статора.

Другая часть потока, замыкаясь через воздушный зазор и полюсы ротора, образует вращающееся магнитное поле статора, подобное вращающемуся полю статора асинхронного электродвигателя. Скорость вращения магнитного поля статора будет равна скорости вращения магнитного поля ротора, иначе говоря, эти поля будут вращаться с одинаковой (синхронной) скоростью.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В синхронном генераторе, работающем под нагрузкой, магнитное поле статора, накладываюсь на основное магнитное поле ротора, создаваемое обмоткой возбуждения, ослабляет или усиливает его. Воздействие намагничивающей силы якоря на магнитное поле возбуждения ротора генератора называется реакцией якоря.

Реакция якоря может быть поперечной или продольной. При поперечной реакции поле статора размагничивает набегающий край полюсов и намагничивает сбегающий край полюсов. Продольная реакция может быть продольно-размагничивающей или продольно-намагничивающей. В первом случае магнитный поток якоря направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси, во втором случае согласно потоку полюсов также вдоль их оси.

Рис. 1. Схема включения синхронного генератора в сеть с нагрузкой: 1 — статор, 2 — ротор, 3 — возбудитель, 4 — шунтовой регулятор, 5 — электродвигатель, 6 — лампы

Реакция якоря зависит от характера нагрузки и оказывает большое влияние на работу синхронного генератора. При чисто активной нагрузке реакция якоря будет поперечной, а при чисто индуктивной и чисто емкостной нагрузках — соответственно продольно-размагничивающей и продольно-намагничивающей. Обыч-нЪ генераторы работают на смешанную нагрузку, чаще всего на индуктивную и активную.

Регулирование тока в обмотке возбуждения (в обмотке индуктора) генератора осуществляют при помощи шунтового регулятора (реостата), включенного в цепь возбуждения возбудителя. Изменяя напряжение возбудителя, можно изменять силу тока в индукторе генератора. Сущность данного способа регулирования заключается в том, что изменение тока в обмотке возбуждения ротора вызывает изменение э. д. е., индуктируемой в обмотке статора.

При этом с увеличением тока в обмотке возбуждения э. д. е., индуктируемая в обмотке статора, также увеличивается.

Необходимость регулирования тока возбуждения вызывается частыми изменениями характера и величины нагрузки.

Рекламные предложения:

Читать далее: Параллельная работа синхронных генераторов

Категория: — Передвижные электростанции

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Инструкция и схема запуска синхронного генератора

Возбуждение генераторов осуществляется небольшим по размерам возбудителем переменного тока, состоящим из трёхфазной обмотки, расположенной на роторе генератора и электромагнитных полюсов, находящихся на статоре рядом со статорной обмоткой основной машины. Обмотка возбуждения возбудителя питается постоянным током от автоматического регулятора напряжения. Трёхфазный переменный ток, генерируемый в роторной обмотке, выпрямляется трёхфазным выпрямителем, расположенным на роторной обмотке возбудителя и поступает на роторную обмотку возбуждения генератора. Выпрямительное устройство бесщёточного генератора состоит из кремниевых диодов, соединённых по трёхфазной мостовой схеме, регулируемого балластного резистора и сглаживающего конденсатора.

Бесщёточный синхронный генератор (рис. 1.1) состоит из следующих компонентов, где:

G — статорная обмотка, выходная;
FG — роторная обмотка возбуждения генератора;
Si — блок вращающихся кремниевых выпрямителей;
E — роторная обмотка возбудителя, выходная;
FE — статорная обмотка возбуждения;
EVA — внешний реостат задающего напряжения; иногда отсутствует
AVR — автоматический регулятор напряжения (АРН).
Статорная обмотка синхронного генератора уложена в пазы железа статора и представляет собой три обмотки, соединенные звездой.

Конструктивно бесщёточный синхронный генератор объединён с возбудителем переменного тока и вращающимся выпрямительным устройством в один агрегат. Отличительной особенностью бесщёточного синхронного генератора является отсутствие контактных колец и щёток.
Возбудитель представляет собой обращённый трёхфазный синхронный генератор, у которого обмотка возбуждения является неподвижной и питается непосредственно от автоматического регулятора напряжения. В некоторых рассматриваемых далее системах возбуждения и регулирования напряжения генераторов обмотка возбуждения возбудителя состоит из двух частей: основной и управляемой от автоматического регулятора напряжения, что обеспечивает более надёжное начальное возбуждение. Трёхфазная роторная обмотка возбудителя, соединённая звездой подключена к роторной обмотке генератора через трёхфазный блок вращающихся кремниевых выпрямителей, который находится между этими  двумя  обмотками,  ближе  к  возбудителю,  на  специально смонтированном изоляционном кольце. Кольцо и вентили вращаются вместе с роторами генератора и возбудителя и размещёны на общем валу. 
Трёхфазный переменный ток, генерируемый при вращении в роторной обмотке возбудителя, выпрямляется трёхфазным кремниевым выпрямителем, расположенным на роторной обмотке возбудителя, и постоянное напряжение поступает на роторную обмотку генератора. Расположение вращающихся выпрямителей на роторной обмотке возбудителя удобно как для воздушного охлаждения, так и проведения обслуживания и ремонтных работ при проверке и замене вентилей.
В дополнение к кремниевому выпрямителю параллельно выходному напряжению подключается сглаживающий конденсатор и разрядный резистор для предотвращения обмотки возбуждения и конденсатора от пробоя.
Таким образом, возбудитель совместно с автоматическим регулятором напряжения позволяет поддерживать напряжение генератора с заданным отклонением при малых и больших нагрузках и обеспечивает защиту от короткого замыкания.
В результате совместных усилий обмоток статора генератора и возбудителя создаётся результирующая магнитодвижущая сила а, следовательно, и поток возбуждения, обеспечивая реакцию ротора и падение напряжения в обмотке статора генератора во всех режимах работы – от холостого хода до номинальной нагрузки.
Возбудитель переменного тока представляет собой обращённый синхронный генератор роторного типа. Ротор установлен на том же валу, что и ротор генератора и представляет собой трехфазную обмотку переменного тока. Нагрузкой возбудителя является обмотка возбуждения статора, поэтому необходим возбудитель переменного тока высокой частоты: чем выше частота, тем больше возбуждение. Однако высокая частота стремится увеличить потери в железе. Так как увеличение числа полюсов пропорционально увеличению частоты, то частота особенно ограничивается при использовании на низкой частоте вращения с точки зрения экономичности конструкции. В основном, для возбудителя переменного тока принята частота 50-60 Гц.
При эксплуатации нельзя допускать падение частоты вращения генератора ниже 50 Гц при полной нагрузке, так как возрастает ток на возбудителе генератора, что в свою очередь может привести к выходу из строя автоматического регулятора напряжения, пробою блока вращающихся кремниевых выпрямителей или самого возбудителя.

Синхронные генераторы

Устройство и принцип действия Синхронные машины используют прежде всего в качестве генераторов. Их устанавливают на электрических станциях для преобразования механической энергии в элек трическую.

Синхронный генератор состоит из неподвижного статора 2 (рис. 196, а), на котором размещаются три обмотки (Л X, В У. С Т), и вращающегося ротора 1 с полюсами, на которых находится обмотка возбуждения ОВ. Постоянный гок, поступающий в обмотк\ возбуждения, намагничивает ротор, а первичный двигатель вращает его с частотой п. При этом обмотки статора пересекаются магнитным полем и в них индуцируются переменные э. д. с., сдвинутые по фазе на угол 120 Источником постоянного тока возбуждения /„ является возбудитель небольшой генератор постоянного тока, мощность которого составляет 2 -3% мощности грехфазного генератора. Якорь генератора постоянного тока соединен с валом синхронного генератора и приводится во вращение общим первичным двигателем.

При работе первичного двигателя (рис. 196, б) вращается вал ротора 1 и якорь 2. Ток возбуждения /_в проходит от положительного полюса возбудителя через щетку Щ1 и кольцо 3, обмотку возбуждения синхронного генератора 6, кольцо 4, щетку Щ2 к отрицательному полюсу возбудителя.

В некоторых синхронных генераторах для создания магнитного потока используется самовозбуждение. В таких генераторах цепь возбуждения подключают к обмоткам статора 7 через специальный выпрямитель. При вращении ротора 5 в обмотках статора 7 возникает небольшой переменный ток за счет остаточной индукции. Этот ток выпрямляется и, поступая в обмотку возбуждения, усиливает магнитный поток ротора, а следовательно, и э. д. с. генератора. Ротор можно вращать паровой или водяной турбиной или двигателем внутреннего сгорания. В соответствии с этим синхронный генератор называется турбогенератором, гидрогенератором или дизель-генератором.

Частота 1 вырабатываемого тока прямо пропорциональна частоте вращения первичного двигателя п и числу пар полюсов ротора: 1 = = /7П/60. Поэтому тихоходные генераторы, работающие совместно с водяными турбинами, имеют большое число явно выраженных полюсов. Генераторы с неявно выраженными полюсами работают совместно с паровыми турбинами и являются быстроходными.

В каждой обмотке статора наводится э. д. с.

Е ==4,44/шФК,

где ш) — число витков обмотки;

Ф — магнитный поток ротора;

К — постоянный коэффициент обмотки.

Э. д. с. и напряжение генератора регулируют реостатом в цепи обмотки возбуждения генератора постоянного тока. Если увеличить ток возбуждения этого генератора, то увеличатся его напряжение и ток возбуждения /_в синхронного генератора, в результате чего возрастет магнитный поток Ф ротора и индуцируемая э. д. с. Е. К. п. д. синхронных генераторов большой мощности достигает 96-97%.

Синхронные генераторы применяют для резервного питания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Они входят

Рис. 197. Трехфазный синхронный генератор (дизель-генератор) :

1 — корпус статора; 2 — сердечник статора; ,? — пазы сердечника статора; 4 — трехфазная обмотка статора; 5 — полюс ротора; 6′ — катушка обмотки возбуждения; 7 — генератор постоянного тока в комплект дизель-генераторных агрегатов (ДГА) (рис. 197), которые используют при неисправности питающих трансформаторных подстанций. При соединении обмоток статора звездой линейное напряжение таких генераторов 380 В, мощность- 12, 24 или 48 кВ • А.

Дизель-генераторы снабжены аппаратурой системы самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения (рис. 198). Последовательно с нагрузкой включены первичные обмотки трансформатора 77, а параллельно нагрузке-первичные обмотки трансформатора Т2. Вторичные обмотки этих трансформаторов соединены параллельно и питают выпрямитель В, к которому подключена обмотка возбуждения ОВ синхронного генератора. Вторичный ток /_; последовательного трансформатора зависит от тока нагрузки I, вторичный ток 1_и параллельного трансформатора — от напряжения нагрузки и. Ток на входе выпрямителя равен геометрической сумме токов и 1_и, т. е. I —= /_; +

7Ток возбуждения /_в зависит не только от тока 1 и напряжения и нагрузки, но и от угла сдвига ф между ними.

Поэтому такую схему называют схемой фазового компаундирования.

Коэффициенты трансформации трансформаторов 77,

Т2 и индуктивности Ь включенных катушек выбирают так, чтобы при любом токе /

Рис. 198. Схема синхронного генератора с автоматической регулировкой напряжения

и угле ф сохранялось постоянным напряжение генератора U. С возрастанием активной или активно-индуктивной нагрузки увеличиваются токи Іі, 1 /_в и э. д. с. Е. В результате автоматически компенсируется действие возрастающего падения напряжения на обмотках статора. Самовозбуждение синхронных генераторов происходит так же, как и в генераторах постоянного тока, за счет остаточного магнетизма. Однако вследствие повышенного сопротивления выпрямителя при малых напряжениях з. д. с. от остаточного магнетизма недостаточна для самовозбуждения. Поэтому принимают ряд мер, улучшающих процесс самовозбуждения. Для этого параллельно выпрямителю В со стороны переменного тока включают резонансный контур, состоящий из конденсаторов. Емкость конденсаторов С выбирают такой, чтобы во время пуска, когда частота вращения ротора п < п„, наступил резонанс напряжений, при котором напряжение на конденсаторах и на входе выпрямителя повысилось. Благодаря этому снижается сопротивление выпрямителя, происходит самовозбуждение. При установившейся частоте вращения ротора п — п_в условие резонанса нарушается и конденсаторы практически не влияют на работу схемы.

Характеристики. К основным характеристикам синхронного генератора относятся регулировочные, внешние и характеристики холостого хода. Характеристики снимают с помощью схемы, представленной на рис. 199.

Характеристика холостого хода (рис. 200, а) показывает зависимость э. д. с. Е обмотки статора от тока возбуждения /_в при постоянной частоте вращения п и выключенной нагрузке, т. е. Е = /(1 ) при п —— const; 1 — const; 1 — 0. ¹

Ток возбуждения синхронного генератора регулируется реостатом R (см. рис. 199), который включен последовательно с обмоткой возбуждения ОВ. Для измерения тока, напряжения и частоты на выходе генератора включены амперметры (РА1 — РАЗ), вольтметр PV и частотомер Нг. Характеристика холостого хода синхронного генератора подобна кривой намагничивания сердечника ротора.

Внешние характеристики (рис. 200, 6) отображают зависимость напряжения генератора U от тока нагрузки 1 при неизменных токе возбуждения, частоте вращения и коэффициенте мощности, т. е. U — 1 (/) при /_п — const; п — const и cos ф — const.

Рис. 199. Схема синхронного генератора

Рис. 200. Характеристики синхронного генератора

Если увеличивать нагрузку с преобладанием индуктивности на генераторе, то его напряжение резко снижается (кривая /). Это объясняется увеличением падения напряжения на обмотках статора и реакцией статора. Реакцией статора называется взаимодействие вращающегося магнитного потока статора с магнитным потоком ротора, которые вращаются с одинаковой скоростью (синхронно). С увеличением нагрузки возрастает магнитный поток обмоток статора, направленный противоположно магнитному потоку ротора. В результате размагничивания ротора снижается э. д. с. и напряжение генератора. Если к генератору подключить только активную нагрузку, то магнитный поток статора будет сдвинут относительно ротора на угол 90°. Размагничивающее действие реакции статора несколько снижается и напряжение генератора изменяется по кривой 2. При нагрузке с преобладанием емкости магнитный поток статора направлен в одну сторону с магнитным потоком ротора. Поэтому напряжение генератора изменяется по кривой 3.

Регулировочные характеристики (рис. 200, в) при активно-индуктивной нагрузке 1, активной нагрузке 2, активно-емкостной нагрузке 3 показывают зависимость тока возбуждения генератора /_н от тока нагрузки 1 при постоянном напряжении, частоте вращения и коэффициенте мощности, т. е. /_в — 1 (/) при U — const; п const; cos <p ——= const. Регулировочные характеристики показывают, как следует изменять ток возбуждения генератора /_в при увеличении тока нагрузки 1 для того, чтобы напряжение генератора U было постоянным.

⇐Асинхронные электродвигатели | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Первичные химические источники тока⇒

Синхронный и асинхронный генераторы. Отличия

Генератор — устройство, преобразующее один вид энергии в другой.
В данном случае рассматриваем преобразование механической энергии вращения в электрическую.

Различают два типа таких генераторов. Синхронные и асинхронные.

Синхронный генератор. Принцип действия

Отличительным признаком синхронного генератора является жёсткая связь между частотой f переменной ЭДС, наведённой в обмотке статора, и частотой вращения ротора n , называемой синхронной частотой вращения:

n = f / p

где p – число пар полюсов обмотки статора и ротора.
Обычно частота вращения выражается в об/мин, а частота ЭДС в Герцах (1/сек), тогда для количества оборотов в минуту формула примет вид:

n = 60·f / p

На рис. 1.1 представлена функциональная схема синхронного генератора. На статоре 1 расположена трёхфазная обмотка, принципиально не отличающаяся от аналогичной обмотки асинхронной машины. На роторе расположен электромагнит с обмоткой возбуждения 2, получающей питание постоянным током, как правило, через скользящие контакты, осуществляемые посредством двух контактных колец, расположенных на роторе, и двух неподвижных щёток.
В некоторых случаях в конструкции ротора синхронного генератора вместо электромагнитов могут использоваться постоянные магниты, тогда необходимость в наличии контактов на валу отпадает, но существенно ограничиваются возможности стабилизации выходных напряжений.

Приводным двигателем (ПД), в качестве которого используется турбина, двигатель внутреннего сгорания либо другой источник механической энергии, ротор генератора приводится во вращение с синхронной скоростью. При этом магнитное поле электромагнита ротора также вращается с синхронной скоростью и индуцирует в трёхфазной обмотке статора переменные ЭДС E_A , E_B и E_C , которые будучи одинаковыми по значению и сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 1/3 периода (120°), образуют симметричную трёхфазную систему ЭДС.

C подключением нагрузки к зажимам обмотки статора С1, С2 и С3 в фазах обмотки статора появляются токи I_A, I_B, I_C , которые создают вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора. Таким образом, в синхронном генераторе магнитное поле статора и ротор вращаются синхронно. Мгновенное значение ЭДС обмотки статора в рассматриваемом синхронном генераторе

e = 2Blwv = 2πBlwDn

Здесь: B – магнитная индукция в воздушном зазоре между сердечником статора и полюсами ротора, Тл;
l – активная длина одной пазовой стороны обмотки статора, т.е. длина сердечника статора, м;
w – количество витков;
v = πDn – линейная скорость движения полюсов ротора относительно статора, м/с;
D – внутренний диаметр сердечника статора, м.

Формула ЭДС показывает, что при неизменной частоте вращения ротора n форма графика переменной ЭДС обмотки якоря (ста- тора) определяется исключительно законом распределения магнитной индукции B в зазоре между статором и полюсами ротора. Если график магнитной индукции в зазоре представляет собой синусоиду B = B_max sinα , то ЭДС генератора также будет синусоидальной. В синхронных машинах всегда стремятся получить распределение индукции в зазоре как можно ближе к синусоидальному.

Так, если воздушный зазор δ постоянен (рис. 1.2), то магнитная индукция B в воздушном зазоре распределяется по трапецеидальному закону (график 1). Если же края полюсов ротора «скосить» так, чтобы зазор на краях полюсных наконечников был равен δ_max (как это показано на рис. 1.2), то график распределения магнитной индукции в зазоре приблизится к синусоиде (график 2), а, следовательно, и график ЭДС, индуцированной в обмотке генератора, приблизится к синусоиде. Частота ЭДС синхронного генератора f (Гц) пропорциональна синхронной частоте вращения ротора n (об/с)

f = pn

где p – число пар полюсов.
В рассматриваемом генераторе (см. рис.1.1) два полюса, т.е. p = 1.
Для получения ЭДС промышленной частоты (50 Гц) в таком генераторе ротор необходимо вращать с частотой n = 50 об/с (n = 3000 об/мин).

Способы возбуждения синхронных генераторов

Самым распространенным способом создания основного магнитного потока синхронных генераторов является электромагнитное возбуждение, состоящее в том, что на полюсах ротора располагают обмотку возбуждения, при прохождении по которой постоянного тока, возникает МДС, создающая в генераторе магнитное поле. До последнего времени для питания обмотки возбуждения применялись преимущественно специальные генераторы постоянного тока независимого возбуждения, называемые возбудителями В (рис. 1.3, а). Обмотка возбуждения (ОВ) получает питание от другого генератора (параллельного возбуждения), называемого подвозбудителем (ПВ). Ротор синхронного генератора, возбудителя и подвозбудителя располагаются на общем валу и вращаются одновременно. При этом ток в обмотку возбуждения синхронного генератора поступает через контактные кольца и щётки. Для регулирования тока возбуждения применяют регулировочные реостаты, включаемые в цепи возбуждения возбудителя r₁ и подвозбудителя r₂ . В синхронных генераторах средней и большой мощности процесс регулирования тока возбуждения автоматизируют.

В синхронных генераторах получила применение также бесконтактная система электромагнитного возбуждения, при которой синхронный генератор не имеет контактных колец на роторе. В качестве возбудителя в этом случае применяют обращенный синхронный генератор переменного тока В (рис. 1.3, б). Трехфазная обмотка 2 возбудителя, в которой наводится переменная ЭДС, расположена на роторе и вращается вместе с обмоткой возбуждения синхронного генератора и их электрическое соединение осуществляется через вращающийся выпрямитель 3 непосредственно, без контактных колец и щёток. Питание постоянным током обмотки возбуждения 1 возбудителя В осуществляется от подвозбудителя ПВ – генератора постоянного тока. Отсутствие скользящих контактов в цепи возбуждения синхронного генератора позволяет повысить её эксплуатационную надёжность и увеличить КПД.

В синхронных генераторах, в этом числе гидрогенераторах, получил распространение принцип самовозбуждения (рис. 1.4, а), когда энергия переменного тока, необходимая для возбуждения, отбирается от обмотки статора синхронного генератора и через понижающий трансформатор и выпрямительный полупроводниковый преобразователь ПП преобразуется в энергию постоянного тока. Принцип самовозбуждения основан на том, что первоначальное возбуждение генератора происходит за счёт остаточного магнетизма машины.

На рис. 1.4, б представлена структурная схема автоматической системы самовозбуждения синхронного генератора (СГ) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и тиристорным преобразователем (ТП), через которые электроэнергия переменного тока из цепи статора СГ после преобразования в постоянный ток подаётся в обмотку возбуждения. Управление тиристорным преобразователем осуществляется посредством автоматического регулятора возбуждения АРВ, на вход которого поступают сигналы напряжения на входе СГ (через трансформатор напряжения ТН) и тока нагрузки СГ (от трансформатора тока ТТ). Схема содержит блок защиты (БЗ), обеспечивающий защиту обмотки возбуждения (ОВ) от перенапряжения и токовой перегрузки.

Мощность, затрачиваемая на возбуждение, обычно составляет от 0,2 до 5 % полезной мощности (меньшее значение относится к генераторам большой мощности).
В генераторах малой мощности находит применение принцип возбуждения постоянными магнитами, расположенными на роторе машины. Такой способ возбуждения даёт возможность избавить генератор от обмотки возбуждения. В результате конструкция генератора существенно упрощается, становится более экономичной и надёжной. Однако, из-за высокой стоимости материалов для изготовления постоянных магнитов с большим запасом магнитной энергии и сложности их обработки применение возбуждения постоянными магнитами ограничено машинами мощностью не более нескольких киловатт.

Синхронные генераторы составляют основу электроэнергетики, так как практически вся электроэнергия во всём мире вырабатывается посредством синхронных турбо- или гидрогенераторов.
Так же синхронные генераторы находят широкое применение в составе стационарных и передвижных электроустановок или станций в комплекте с дизельными и бензиновыми двигателями.

Асинхронный генератор. Отличия от синхронного

Асинхронные генераторы принципиально отличаются от синхронных отсутствием жесткой зависимости между частотой вращения ротора и вырабатываемой ЭДС. Разницу между этими частотами характеризует коэффициент s — скольжение.

s = (n — n _r )/n

здесь:
n — частота вращения магнитного поля (частота ЭДС).
n _r — частота вращения ротора.

Более подробно с расчётом скольжения и частоты можно ознакомиться в статье: асинхронные генераторы. Частота.

В обычном режиме электромагнитное поле асинхронного генератора под нагрузкой оказывает тормозной момент на вращения ротора, следовательно, частота изменения магнитного поля меньше, поэтому скольжение будет отрицательным. К генераторам, работающим в области положительных скольжений, можно отнести асинхронные тахогенераторы и преобразователи частоты.

Асинхронные генераторы в зависимости от конкретных условий применения выполняются с короткозамкнутым, фазным или полым ротором. Источниками формирования необходимой энергии возбуждения ротора могут являться статические конденсаторы или вентильные преобразователи с искусственной коммутацией вентилей.

Асинхронные генераторы можно классифицировать по способу возбуждения, характеру выходной частоты (изменяющаяся, постоянная), способу стабилизации напряжения, рабочим областям скольжения, конструктивному выполнению и числу фаз.
Последние два признака характеризуют конструктивные особенности генераторов.
Характер выходной частоты и методы стабилизации напряжения в значительной степени обусловлены способом образования магнитного потока.
Классификация по способу возбуждения является основной.

Можно рассмотреть генераторы с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

Самовозбуждение в асинхронных генераторах может быть организовано:
а) с помощью конденсаторов, включенных в цепь статора или ротора или одновременно в первичную и вторичную цепи;
б) посредством вентильных преобразователей с естественной и искусственной коммутацией вентилей.

Независимое возбуждение может осуществляться от внешнего источника переменного напряжения.

По характеру частоты самовозбуждающиеся генераторы разделяются на две группы. К первой из них относятся источники практически постоянной (или постоянной) частоты, ко второй переменной (регулируемой) частоты. Последние применяются для питания асинхронных двигателей с плавным изменением частоты вращения.

Более подробно рассмотреть принцип работы и конструктивные особенности асинхронных генераторов планируется рассмотреть в отдельных публикациях.

Асинхронные генераторы не требуют в конструкции сложных узлов для организации возбуждения постоянным током или применения дорогостоящих материалов с большим запасом магнитной энергии, поэтому находят широкое применение у пользователей передвижных электроустановок по причине своей простоты и неприхотливости в обслуживании. Используются для питания устройств, не требующих жёсткой привязки к частоте тока.
Техническим достоинством асинхронных генераторов можно признать их устойчивость к перегрузкам и коротким замыканиям.
С некоторой информацией по мобильным генераторным установкам можно ознакомиться на странице:
Дизель-генераторы.
Асинхронный генератор. Характеристики.
Асинхронный генератор. Стабилизация.

---

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Схема регулирования синхронного генератора — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рис. 18. Принципиальная схема регулирования синхронного генератора в передаче переменно-постоянного тока

Обмотки возбуждения генератора и двигателей питаются энергией от синхронного генератора через магнитно-тиристорные усилители (МТУ), выполненные по двух-пульсной схеме в виде взаимозаменяемых блоков. Блок регулирования возбуждения генератора дозволяет водителю регулировать скорость движения машины путем изменения величины задающего сигнала 1 с помощью сельсина-датчика СД. При снижении частоты вращения вала дизельного двигателя, например при отборе мощности на гидропривод вспомогательных механизмов, уменьшается мощность генератора. Для этого в цепи задающего сигнала 1 установлен резонансный контур РК,  [c.60] Схема с магнитным усилителем может служить примером каскадной схемы — регулирование здесь перенесено с цепи возбуждения генератора Г на цепь возбуждения его возбудителя В, в связи с чем здесь имеется дополнительная электрическая машина малой мощности — синхронный подвозбудитель СПВ. Принципиально каскад может быть построен и в схеме с управляемыми выпрямителями возбуждения.  [c.19]
Эта схема по сравнению со схемами, использующими возбудители с расщепленными полюсами, имеет ряд преимуществ. Прежде всего автоматическое регулирование пускового тока на каждом положении контроллера. Для расширения диапазона регулирования пускового тока на низших позициях дополнительно снижено возбуждение тахогенератора Т и синхронного генератора СГ. Схема позволяет ограничивать максимальное напряжение тягового генератора, которое не допускает повышения напряжения при боксовании колес, проверке схемы и др. Практически отсутствует влияние нагрева обмоток и гистерезиса на режим работы тягового генератора.  [c.202]

Если динамический заброс частоты вращения оказывается слишком большим (см. выше), то срабатывает защита турбины, вызывающая закрытие ее стопорных каналов. Если при этом турбоустановка выполнена по блочной схеме, автоматика блока прекращает подачу топлива в котел. Последующий пуск блока даже при условии, что неполадка, вызвавшая сброс нагрузки, будет ликвидирована очень быстро, требует значительного времени. Поэтому к системе регулирования предъявляют требование обеспечить переход турбины на холостой ход настолько быстро, чтобы заброс частоты вращения не превысил 7—8 % номинальной. При этом котел останется в работе и примерно через 1 мин турбоагрегат достигнет частоты вращения, соответствующей статической характеристике. В случае необходимости повторного пуска оператору достаточно снизить с помощью МУТ частоту вращения до синхронной, включить генератор в сеть и набрать нагрузку.  [c.159]

Регистрация модуля и фазы (схема А). Сигналы поступают на идентичные сопровождающие узкополосные фильтры 12, перестраиваемые синхронно с генератором 1 и управляемые его сигналами. Выход канала силы подается на регулирующий вход в генератора 1. Через него осуществляется такое регулирование (компрессия)  [c.324]

Регулирование генератора в передаче переменно-постоянного тока, так же как в схемах постоянного тока, сосредоточено в узле возбуждения генератора (рис. 18). Питание обмоток возбуждения осуществляется от синхронного возбудителя СВ. По пути в цепь возбуждения тягового генератора С Г происходит выпрямление тока и его регулирование. В системе автоматического регулирования использован ряд элементов, освоенных в системах постоянного тока магнитные усилители ТПТ и ТПН для отбора сигналов пог напряжению генератора и по току его нагрузки, датчик БЗВ для установления уровня напряжения по позициям управления, индуктивный датчик ИД для связи регулирования генератора и дизеля.  [c.17]

Необходимо дальнейшее исследование и синхронных двигателей для нерегулируемых и регулируемых электроприводов. Возможность асинхронного пуска и затем регулирование возбуждения в синхронных двигателях позволяет использовать их для работы при ударной нагрузке. Много таких двигателей используется в качестве привода генераторов, питающих двигатели прокатных станов. Автоматическое регулирование тока возбуждения в момент преодоления пика нагрузки приводит к тому, что синхронный двигатель не выпадает из синхронизма. Обладая специфическими свойствами повышения коэффициента мощности при высоких энергетических показателях, синхронный двигатель может, в отличие от асинхронного, обеспечить высокую жесткость механических характеристик в широком диапазоне скоростей при изменении частоты питающего тока. Таким образом, представляют большой интерес вопросы экономического частотного регулирования скорости и автоматического регулирования возбуждения синхронных двигателей для приводов с ударной нагрузкой. Регулирование скорости синхронного двигателя, так же как и асинхронного, можно осуществить посредством схем с применением тиристоров. Дальнейшие исследования и разработка научной методики расчета переходных процессов в синхронных двигателях являются весьма актуальными.  [c.226]

В качестве примера на рис. 13 приведена принципиальная схема узла регулирования возбуждения генератора на тепловозах ТЭЮ и ТЭП60 первых лет их выпуска. Возбудитель генератора Г — трехфазный синхронный генератор СВ. Обмотка Я—ЯЯ получает питание от СВ через амплистат А В. Амплистат представляет собой трехфазный магнитный усилитель, рабочая обмотка которого включена на выходные зажимы синхронного возбудителя. В рабочих обмотках амплистата происходит и выпрямление тока по пути входа его в обмотку возбуждения регулируемого генератора.  [c.14]

Центральный узел системы, осуществляющий заданный закон регулиро-вания возбуждения генератора, новый. Роль, которую в ранее рассмотренных V и тeмax (см. рис. 13) играет амплистат АВ в схеме (см. рис. 18), выполняет управляемый выпрямительный блок У ВВ. Эта замена не является специфич-%Г ной для системы регулирования передачи переменно-постоянного тока, так » как синхронный генератор возбуждается постоянным током, так же как гене- . ратор постоянного тока.  [c.17]

На рис. 5.9 приведена электрическая схема вентильного сварочного генератора ГД-312 с самовозбуждением, который состоит из индукторного пульсационного синхронного генератора повышенной частоты и бесконтактного выпрямительного устройства, собранного на неуправляемых вентилях 1…У6 по трехфазной мостовой схеме выпрямления. При пуске, когда генератор не нагружен, а его вал начал вращаться, на зажимах обмотки статора появляется напряжение порядка 7…8 В. Трансформатор Т1 повышает это напряжение, и после выпрямления оно подается на зажимы обмотки возбуждения. Генератор самовозбужда-ется до напряжения холостого хода, которое регулируют резистором Ю. При нагрузке ток проходит через первичную обмотку трансформатора Т2 и через вентиль У9 дополнительно питает обмотку возбуждения. В вентильном генераторе осуществляется ступенчато-плавное регулирование силы сварочного тока с помощью выключателей 5 и резистора Я2. Техническая характеристика агрегата АДБ-318 с вентильным генератором ГД-312 приведена на с. 128,  [c.125]

Мостовые выпрямительные схемы однофазного тока могут быть и несимметричными. В таких схемах в два плеча включаются управляемые вентили, а в два других — обычные неуправляемые вентили. Несимметричный управляемый выпрямитель применен в качестве усилителя УВВ (рис. 8) в системе регулирования возбуждения синхронного генератора тепловоза ТЭ109.  [c.20]

Электромагнитные схемы управления тиристорными выпрямителями относительно просты и обладают достаточным быстродействием. Однако они включают нестандартные элементы (пик-трансформаторы, быстродействующие магнитные усилители и т. п.), что усложняет и удорожает их разработку и серийный выпуск. Применение электромагнитной системы для управления выпрямителем возбуждения БУВ на тепловозе ТЭ109 объясняется необходимостью-формирования сложного закона регулирования напряжения возбуждения синхронного генератора по нескольким управляющим сигналам. По своей структуре блок управления выпрямителем БУВ-относится к магнитно-полупроводниковым аппаратам и рассматривается в гл. П1.  [c.23]

Жесткая обратная связь создается непосредственным подключением выпрямленного напряжения СГ в цепь его возбуждения (рис. 167,6) или через трансформаторный преобразователь. Сигналы обратной связи по скорости V, току обмотки якоря /я и возбуждению /в тяговых электродвигателей подаются в блок управления возбуждением БУВ. Выходным сигналом, сформированным в блоке, является угол регулирования а включения тиристоров управляемого выпрямителя УВВ. Напряжение возбуждения О вг синхронного генератора в узле УС сравнивается с сигналом, подаваемым жесткой обратной связью. Сигнал рассогласования поступает в обмотку возбуждения СГ. Схема ЭТ без балластного резистора применена, на тепловозах 2ТЭ121 и ТЭП70.  [c.278]

По осциллограммам определяются углы регулирования и коммутации. В настоящее время пока еще не удалось построить достаточно простую модель двух включенных параллельно схем . выпрямления. В этом состоит недостаток приведенной выше схемы модели. Однако в независимой системе возбуждения синхронных генераторов можно считать с небольшим приближением, чго нормальные режимы определяются в основном рабочей группой вентилей, а переходные режимы — форсировочной группой вентилей. Иными словами, в принципе до- нустимо проводить анализ основных режимов двух включенных параллельно схем систем возбуждения с помощью модели с одной группой вентилей. О хорошем качестве работы модели можно судить по осциллограммам, показанным на рис. 78, из которых видно, что углы регулирования и коммутации, а также форма токов и напряжений в различных фазах практически совпадают. Задача построения модели для испытания систем возбуждения значительно упрощается, если в системе возбуждения используются схемы выпрямления с одной группой неуправляемых вентилей (бесщеточная и высокочастотные системы). В таких системах АРВ главного генератора воздействует на систему возбуждения индукторного генератора. Из структурной схемы модели исключаются соответствующие элементы, а управляемые маломощные тиристоры заменяются диодами.  [c.177]

Схема регулирования возбуждения тягового генератора представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования напряжения, тока и мощности тягового генератора Г (рис. 79). Синхронный подвозбуднтель СПВ вырабатывает напряжение переменной частоты, пропорциональное частоте вращения вала дизеля. Тахометрический блок ТБ преобразует частоту напряжения синхронного подвозбудителя в пропорциональное ей напряжение и передает сигнал задания в амплистат АВ.  [c.112]

Ввиду неравномерного использования электроэнергии в течение суток, недели, месяца и года возникает необходимость в частых остановах и последующих пусках энергоблоков. При останове энергоблока и отключении генератора 3 и турбины 2 значительные расходы пара, аккумулированного в котле / (рис. 4, а), надо быстро сбросить помимо турбины 2 (через байпас) в конденсатор 4. Если в котле имеется промежуточный перегреватель 7, установленный в зоне высоких температур, то, байпасируя цилиндр высокого давления (ЦВД) турбины, пар направляют через редукционно-охладительную установку 6 (РОУ) на охлаждение промежуточного перегревателя. Затем пар подают в конденсатор через РОУ 5. Энергоблоки с такой схемой байпасирования турбины получили название двухбанпасных. Наличие байпасных паропроводов с арматурой и системами регулирования, которые должны срабатывать быстро и синхронно, усложняет работу энергоблока.  [c.7]

---

Схемы возбуждения генераторов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Регулирование напряжения генераторов. Только правильно выбранная схема возбуждения генератора позволит получить требуемую в каждом отдельном случае характеристику регулирования напряжения. Для обеспечения качественного регулирования необходимо, чтобы напряжение на клеммах генератора изменялось тотчас же после перестановки шунтового реостата в новое положение. Исходя из этого требования, для больших машин, особенно напряжение которых ниже 50 в предпочти-  [c.116]

Фиг. 29. Схема возбуждения генератора шунтовым реостатом.

Рис. 74 Эквивалентная схема возбуждения генератора тепловозов ТЭ1 я ТЭ2

Синхронный генератор представляет собой электрическую машину, скорость вращения которой находится в строгом постоянном отношении к частоте сети переменного тока, от которой эта машина работает. Принципиальное устройство синхронного генератора такое же, как асинхронных двигателей. Синхронный генератор состоит из неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора. В пазах статора расположена основная трехфазная обмотка. В пазы ротора, кроме основной обмотки, вложена дополнительная трехфазная обмотка для питания схемы возбуждения генератора. Начала фаз дополнительной обмотки подведены к стабилизатору, а концы—к щеткам механического выпрямителя.  [c.25]

Схемы возбуждения генераторов 8  [c.300]

Рис. 120. Упрощенная схема возбуждения генератора тепловоза ТЭЗ

Возбуждение тягового генератора осуществляется от генератора энергоснабжения с самовозбуждением, что позволило исключить возбудительный агрегат. Схема возбуждения генераторов тягового агрегата подобна представленной на рис. 162. Генератор энергоснабжения ГЭН имеет две обмотки статора основную, состоящую из двух трехфазных звезд, сдвинутых на 30° эл., которая используется для энергоснабжения поезда, и вспомогательную трехфазную обмотку, предназначенную для питания цепей возбуждения тягового генератора СГ и генератора энергоснабжения.  [c.269]

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ТЕПЛОВОЗА ТЭЗ  [c.117]

Принципиальная схема возбуждения генератора тепловоза ТЭЗ приведена на рис. 62.  [c.117]

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ТЕПЛОВОЗОВ ТИПА ТЭЮ  [c.121]

Прежде чем начать рассматривать схему возбуждения генератора тепловоза типа ТЭЮ, ознакомимся с принципом действия магнитных усилителей, которые нашли широкое применение на этих тепловозах.  [c.121]

Рис. 67. Схема возбуждения генератора тепловозов типа ТЭЮ

Привести и объяснить принципиальную схему возбуждения генератора тепловоза ТЭЗ и получение гиперболической характеристики его.  [c.127]

Рис. 134. Схема возбуждения генератора от магнитного усилителя

Для устойчивой работы электрической схемы возбуждения, колебаний тока и напряжения тягового генератора служит узел стабилизации (см. рис. 163, а). Сигнал с него поступает на одну из обмоток управления магнитного усилителя блока БУВ. Эту обмотку ОС называют стабилизирующей. Магнитный поток в ней направлен встречно изменению магнитного потока в управляющей обмотке ОУ от сигнала рассогласования и она работает только при переходных процессах в электрической схеме возбуждения генератора. Потенциометр ССТ включен на выпрямленное пульсирующее напряжение выпрямителя УВВ (провода 425 и 423). Высокочастотная составляющая этого напряжения (для исключения помех) отфильтровывается (поглощается) конденсатором блока ВСТ Низкочастотная составляющая пульсирующего напряжения, имеющая сравнительно медленные периодические колебания и повторяющая колебания напряжения тягового генератора, передается череа конденсатор и резистор (провода 420, 412, 419, 369, 410) на стабилизирующую обмотку ОС к контакту 2 ШР блока БУВ. Второй конец стабилизирующей обмотки (контакт 5 ШР блока БУВ) включен непосредственно на потенциометр ССТ.  [c.269]

Рис. 6-30. Пример схемы возбуждения генератора с диодными вентильными элементами.

На рис. 6-30 и 6-31 показаны примеры возможных схем возбуждения генераторов. Пунктирными линиями на них обведены элементы, объединенные в ТВС.  [c.204]
Общие виды ТВС, реализующих эти участки схем возбуждения генераторов, представлены на рис. 6-32 и 6-33. В отличие от конструкции по рис. 6-29 в этих ТВС основания выполнены в виде цилиндрических чашек, на дне которых монтируются вентильные элементы. Этим обеспечивается повышение механической прочности, так как центробежные усилия воспринимаются не только компаундом, но и боковой стенкой основания.  [c.204]

Рис. 6-31. Пример схемы возбуждения генератора с тиристорными вентильными Обозна-

Сварочные генераторы — это специальные генераторы, падающая характеристика которых получается изменением магнитного потока генератора в зависимости от /св- Электрическая схема сварочного генератора с независимым возбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой представлена на рис. 2.10,6. Генера-  [c.53]

При излучении ультразвукового импульса наиболее подходящей схемой возбуждения, позволяющей получать импульсы малой длительности и достаточной амплитуды, является генератор с контуром ударного возбуждения. Если использовать в качестве индуктивного элемента контура ударного возбуждения параметрический датчик в виде плоской катушки, то контур ударного возбуждения служит самонастраивающейся системой в смысле резонансной частоты, так как в зависимости от зазора между катушкой индуктивности и образцом резонансная частота контура будет изменяться [2]. Изменение частоты за счет индуктивности можно выразить аналитически следующим образом. (Изменение собственной емкости катушки в зависимости от зазора экспериментально не было обнаружено.)  [c.243]

Наиболее употребительная схема мотор-генератора приведена на фиг. 66. Двигатель имеет сериесную обмотку, предназначенную главным образом для создания потока при пуске, и обмотку независимого возбуждения. Основное возбуждение генератора — шунтовое кроме того, генератор имеет сериесную обмотку, включённую в цепь двигателя. Эта обмотка обеспечивает быстрое возбуждение генератора при пуске и ускоряет возникновение тока в обмотке независимого возбуждения двигателя.  [c.493]

Подобную схему регулирования имеет сдвоенный тепловоз ВМ с той разницей, что для возбуждения генератора установлен отдельный возбудитель и контроллер с регулирующими сопротивлениями включён в цепь возбуждения возбудителя. Такая каскадная система возбуждения уменьшает габариты аппаратов и потери в сопротивлении, но увеличивает число электрических машин (при сохранении общей мощности их).  [c.575]

Применяются две основные системы автоматической регулировки вибрационный регулятор напряжения по типу Тирилля и трёхщёточная система, в которой саморегулировка отдаваемого генератором тОка осуществляется за счёт специальной схемы возбуждения генератора.  [c.295]

В последние годы на ряде дорог в период между реостатными испытаниями стали применять так называемую безреостатную диагностику дизель — генераторов тепловозов. Для этого сначала производят осмотр дизеля проверку работы схемы возбуждения генератора переносным пультом подключение к дизелю основных измерительных приборов (топливомера, тахометра, термометрического комплекта) выявление и устранение утечек. После этого отключают часть топливных насосов с обеих сторон дизеля, набирают XV позицию контроллера (на тепловозах ТЭЗ и ТЭЮ) и устанавливают определенный режим работы дизеля. Далее проверяют выход реек у работающих насосов и величину зазоров между упорами на рейках и корпусом топливного насоса и замеряют основные параметры дизель-генератора.  [c.222]

Типовые установки для нагрева заготовок. Заводы электротермического оборудования Министерства электропромышленности выпускают типовые установки для нагрева заготовок (табл. 13). В комплект такой установки входит мотор-генератор с пусковым устройством, схема возбуждения генератора с автоматической стабилизацией его напряжения при помощи электрома-шинного усилителя, комплект электроизмерительных приборов, комплект контакторов для включения и выключения мощности, конденсаторная батарея.  [c.163]

Из принципиальной схемы возбуждения генератора тепловозов ТЭ1, ТЭ2 и ТЭМ2 (рис. 67) видно, что основная обмотка ОВ питается от двух источников вспомогательного генератора ВГ, дающего постоянное напряжение, и возбудителя В. Эта обмотка выполняет одновременно функции независимого и параллельного возбуждения. Дифференциальная обмотка ДВ включена последовательно в силовую цепь тягового генератора Г. При малых токах генератора, когда м. д. с. дифференциальной обмотки мала, магнитные мостики намагничиваются потоком, созданным основной обмоткой. С увеличением тока генератора м. д. с. дифференциальной обмотки сначала размагничивает, а потом перемагничивает насыщенную часть полюса. Соответственно сначала  [c.74]

Рис. 67. Принципиальная схема возбуждения генератора на тепловозах ТЭ1, ТЭ2 и ТЭМ2

Схема возбуждения генератора. В принципиальной схеме возбуждения тягового генератора на тепловозах ТЭЮ и ТЭП60 (160 тепловозов) первых выпусков (рис. 141) в качестве источника переменного тока (возбудителя) применен трехфазный синхронный генератор СГ его напряжение имеет частоту 400 Гц (на 15-й позиции). Номинальное линейное напряжение возбудителя 230 В. От двух фаз возбудителя питается первичная обмотка распределительного трансформатора ТР. Для питания цепей ТПТ и ТПН использована вторичная обмотка трансформатора ТР.  [c.200]

Ряс. 142. Схема возбуждения генератора тепловоза типа ТЭЮ с магпитиым усилителем в цепи возбуждения возбудителя  [c.203]

В схемах первых выпусков тепловозов ТЭЮ и ТЭПбО. Особенностью схем возбуждения генераторов современных тепловозов является то, что амплистат устанавливается не в цепи обмотки возбуждения тягового генератора, а в цепи возбуждения возбудителя.  [c.203]

На рис. 59 приведена элементарная схема возбуждения генератора. Обмотка возбуждения генератора НГ питается от возбудителя В. Обмотка возбуждения возбудителя ВВ питается от батареи БА (или вспомогательного генератора). Но для возбуждения возбудителя введена еще одна обмотка К, по которой проходит ток главного генератора Г и тяговых двигателей Д, причем направление тока в ней противоположно направлению тока в независимой обмотке. Эта обмотка К называется противокомпаундной, она стремится уменьшить возбуждение возбудителя. Чем больше ток генератора, тем сильнее ее действие.  [c.115]

Для устойчивой работы электрической схемы возбуждения служит узел стабилизации. Сигнал с него поступает на одну из обмоток магнитного усилителя блока БУВ. Создаваемый ею магнитный поток всегда стремится компенсировать изменение магнитного потока при увеличении или уменьшении тока в управляющей обмотке. Таким образом, обмотка включается в работу только при переходных процессах в электрической схеме возбуждения генератора в установившемся режиме ток в ней равен нулю. На потенциометр ССТ подается выпрямленное пульсирующее напряжение выпрямителя УВВ. Высокочастотная составляющая напряжения, снимаемого с потенциометра ССТ, поглощается наЗсодящимся в блоке БСТ1 конденсатором, который служит для исключения помех.  [c.263]

Параметрическое усиление служит физической основой для создания параметрических генераторов света. Принципиальная схема такого генератора показана на рис. 41.13. В резонатор, образованный плоскими зеркалами М.. и Мнелинейный кристалл К, вырезанный таким образом, что для волн, распространяющихся перпендикулярно зеркалам, выпoлня pт я векторные условия синфазности + А = либо к + к — к. Для возбуждения параметрической генерации применяется излучение второй (или третьей) гармоники рубинового или неодимового  [c.852]

В схеме предусмотрена защита от перенапряжений с помощью разрядника Р и реле максимального тока на сборных шинах, а также защита от перегрузок по току фидеров отдельных потребителей и обмоток возбуждения генераторов. Защитные реле и измерительные приборы подключаются к силовым цепям через трансформаторы тока ТТ и напряжения ТН. В отечественной практике, как правило, используются изолированные от земли сети средней частоты. 1 1иогда применяют схемы с заземлением средней точки обмоток генераторов, что позволяет контролировать состояние изоляции элементов схехнт п отключать питание при возникновении утечки на землю.  [c.211]

Для управления двигателями постоянного тока применяется система генератор — двигатель. Регулирование возбуждения генераторов осуществляется при помощи электромашинных усилителей, работающих в каскаде с промежуточными магнитными усилителями. Для механизма шагания установлено четыре высоковольтных асинхронных электродвигателя мощностью по 260 кет. Схема предусматривает автоматическое управление механизмом шагания.  [c.79]

Питание мотора / осуществляется по схеме Леонарда от специального генератора постоянного тока ДУ/ Г (динамо, управляющая работой головки), объединённого с мотором трёхфазного тока во вспомогательный моторгене-раторный агрегат. Независимая обмотка возбуждения генератора питается через ку-проксные выпрямители НКС-2 от напряжения на дуге. Возбуждение мотора I также зависит от напряжения на дуге. Такая схема включения обеспечивает плавное изменение скорости подачи электродной проволоки в зависимости от напряжения дуги. Мотор 2 — асинхронный, с постоянным числом оборотов — служит для возбуждения дуги в начале сварки и создания необходимого числа оборотов на выходном валу диференциала. Контроль за режимом сварки осуществляется по амперметру А и вольтметру V.  [c.339]

Ускоряющие обмотки выполняются по различным схемам, но чаще всего включаются параллельно обмотке возбуждения генератора (фиг. 13). При замкнутых контактах К в ускоряющую обмотку У заходит небольшой ток, пропорциональный току возбуждения и под-магничивающий сердечник электромагнита  [c.296]

---

Устройство и принцип работы дизельного генератора

Чтобы преобразовать механическую энергию (двигателя внутреннего сгорания, ветрового двигателя, турбины) в электрическую энергию (постоянного или переменного тока), необходим генератор. Основные части генератора – неподвижный якорь (статор) и приводимый во вращение первичным двигателем с высоким постоянством числа оборотов индуктор (ротор) с питаемой постоянным током обмоткой возбуждения.

Ротор электромашины переменного тока может вращаться с частотой магнитного поля или отставать от него (вращаться с меньшей скоростью). В первом случае машина относится к синхронным, во втором к асинхронным. Синхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме, называется синхронным генератором. Синхронный генератор обратим, т.е. при подключении якорной обмотки к трехфазной электросети он работает как электродвигатель.
Принцип работы синхронного генератора

При вращении ротора синхронного генератора (СГ) линии его магнитного поля пересекают обмотку статора. Магнитное поле ротора создается независимым возбудителем, в качестве которого может служить аккумулятор или дополнительный генератор постоянного тока с напряжением обычно не выше 150 В, а также ртутные, полупроводниковые (селеновые или германиевые) или механические выпрямители.

Возможно и обратное решение (применяемое обычно в малогабаритных передвижных установках переменного тока) – вращение ротора в неподвижном магнитном поле, при этом вырабатываемый в обмотках ротора переменный ток необходимо снимать с ротора через коллектор. Вырабатываемая СГ электродвижущая сила (ЭДС) пропорциональна магнитной индукции, длине паза статора, числу витков в обмотке статора, внутреннему диаметру статора и частоте вращения магнитного поля. Изменение ЭДС синхронного генератора возможно путем регулирования тока в обмотке возбудителя реостатом или системой автоматического регулирования.

Частота вращения магнитного поля равна скорости вращения ротора, а частота вырабатываемого переменного напряжения пропорциональна частоте вращения магнитного поля и количеству пар полюсов статора. В качестве примера, при заданной частоте СГ 50 Гц при числе пар полюсов 1 ротор должен вращаться со скоростью 3000 об/мин, а при числе пар 2 – со скоростью 1500 об/мин и т.д.

Для поддержания постоянства частоты вырабатываемого СГ переменного напряжения скорость вращения первичного двигателя поддерживается постоянной посредством автоматического регулятора скорости.

Обычно от СГ требуется выработка напряжения порядка 15-40 кВ, снять такое напряжение с вращающегося коллектора сложно, и обмотки якоря, с которого снимается вырабатываемая электрическая энергия, выгодно сделать неподвижными. Мощность же возбуждения СГ обычно составляет 1-3% и не превышает 5% мощности СГ; подать эту мощность на вращающийся ротор не составляет проблемы.

При мощности СГ до нескольких киловатт магнитное поле ротора может обеспечиваться постоянными магнитами (самыми современными, неодимовыми), что позволяет обойтись без коллектора и токосъемника. При этом, ввиду невозможности регулирования магнитного потока ротора, выходное напряжение СГ неизменно и не поддается регулированию, либо же с регулированием возникают сложности. Мощность современного синхронного генератора достигает нескольких Гвт и выше.

 

Виды синхронных генераторов

Генераторы разделяются по способу возбуждения. Самый простой способ, не требующий дополнительного источника питания для возбуждения статора – это использование самовозбуждения за счет остаточного намагничивания сердечника ротора даже при отсутствии в обмотках ротора тока возбуждения. При вращении ротора слабый остаточный магнитный поток ротора вызывает образование в обмотках ротора небольшой ЭДС, которая отбирается понижающим трансформатором, выпрямляется и через коллектор подается в обмотку возбуждения, что увеличивает магнитный поток, ЭДС генератора и дальнейшее развитие процесса самовозбуждения, вплоть до выхода на нормальный режим работы. Подобная схема с самовозбуждением успешно применяется в автономных установках наземного, водного и воздушного транспорта.

Если применяется тиристорное устройство регулирования тока возбуждения, появляется возможность автоматического регулирования выходного напряжения СГ (поддержания его постоянства или изменения по определенному закону в зависимости от величины и характера нагрузки). Возможно также возбуждение ротора от дополнительного генератора (подвозбудителя), имеющего общий вал с основным генератором или соединенного с валом СГ посредством полумуфты.

 

Устройство синхронного генератора

Статор СГ по устройству схож с устройством статора асинхронного двигателя. Сердечник статора, в пазах которого размещается обмотка, собран из спрессованных в виде пакета пластин электротехнической стали толщиной 1-2 мм, разделенных изолирующей пленкой лака толщиной 0,08-0,1 мм.

Синхронный генератор может вырабатывать переменный ток однофазный или, чаще всего, трехфазный. К обмотке статора подключается нагрузка.

Конструктивно полюсы статора могут быть выступающими (как в тихоходных СГ со скоростью вращения не выше 1000 об/мин, вращаемых гидротурбинами), либо же не выражаться явно (как в скоростных машинах).

Синхронный генератор обратим – он может не только вырабатывать переменный ток (режим генератора), но и совершать механическую работу (режим двигателя).

Для охлаждения ротора в конструкции СГ предусмотрены крыльчатки на общем с ротором валу. Прежде чем поступить в СГ для охлаждения обмоток, воздух пропускается через фильтр, если же система охлаждения замкнута, он дополнительно охлаждается в теплообменнике. В качестве охлаждающего агента, помимо воздуха, применяется и водород ввиду своей легкости.

Концы обмоток СГ выводятся на контактную колодку, что позволяет соединить обмотки трехфазного СГ по схеме звезды или треугольника.

При необходимости получения синусоидального напряжения на выходе к форме явно выраженных полюсных наконечников предъявляются определенные требования, либо необходимо (при неявно выраженных полюсах) расположить витки роторной обмотки по особому закону.

 

Режимы работы синхронного генератора

Синхронный генератор может работать в режиме холостого хода, при отсутствии токов в обмотке якоря, и тогда вырабатываемое напряжение задается лишь током возбуждения.

При подключении к СГ потребителя через обмотку якоря начинают протекать токи, и создаваемое ими магнитное поле складывается с полем ротора. Ток в якорной обмотке при чисто активной нагрузке (нагревательные элементы, лампочки накаливания) совпадает по фазе с ЭДС, при индуктивной (асинхронные электродвигатели, дроссели, трансформаторы) отстает, а при емкостной (батареи конденсаторов, корректоры коэффициента мощности, высоковольтные ЛЭП) опережает. При активной нагрузке создаваемый в статоре дополнительный магнитный поток перпендикулярен потоку ротора, и ЭДС генератора, определяемая суммарным потоком, возрастает.

Реактивная нагрузка ведет к отклонению направлений потоков от перпендикулярности, вследствие несовпадения фаз тока якорной обмотки и ЭДС, и при емкостной нагрузке ЭДС генератора увеличивается еще выше, поскольку направление потоков начинает совпадать (вызывается продольно-намагничивающая реакция), а при индуктивной нагрузке к снижению ЭДС вследствие встречного направления потоков (вызывается продольно-размагничивающая реакция). Наиболее часто встречается смешанная активно-индуктивная нагрузка.

Чтобы устранить воздействие реакции якоря на ЭДС генератора, предусматривается регулирование возбуждения ротора с целью поддержания ЭДС на должном уровне с исключением ее зависимости от мощности и вида нагрузки. Также, для устранения колебаний при резкой смене режима работы СГ, помимо основной обмотки возбудителя, наматывается еще и демпферная (успокаивающая) катушка, особо полезная при совместной работе нескольких СГ на общую сеть. Поскольку нагрузка СГ не остается постоянной и время от времени меняется, существует необходимость постоянного регулирования тока возбуждения, что осуществляется автоматическими системами регулирования.

При нормальной работе СГ допустимы некоторые отклонения коэффициентов мощности нагрузки, напряжения и частоты в пределах нескольких процентов от номинальных значений. При нарушениях в линии нагрузки (коротких замыканиях, непостоянстве отбираемой мощности, неравномерном распределении нагрузки между фазами), возникает асимметрия выходного напряжения СГ, форма напряжения искажается и отклоняется от синусоидальной, что может приводить к перегреву обмоток и элементов конструкции генератора. Также, к искажениям формы ЭДС генератора ведет нелинейность нагрузки (подключенные к сети выпрямители, инверторы).

При работе СГ важно следить за расходом охлаждающей воды, автоматика должна предупреждать персонал при снижении расхода путем включения сигнализации, и при резком падении расхода приступить к разгрузке генератора с последующим отключением в течение нескольких минут.

Работа нескольких синхронных генераторов на общую сеть

Параллельная работа нескольких СГ необходима для полного использования их мощности, позволяет создавать мощные источники питания, а также периодически выводить на профилактику или в ремонт один из генераторов.

При параллельной работе нескольких СГ требуется строгое постоянство вырабатываемой каждым из них частоты, с высоким поддержанием постоянства скорости их вращения.

При включении в сеть еще одного СГ требуется равенство его напряжения напряжению сети с постоянством частоты, фазы и чередования фаз. Лишь при совпадении этих условий при включении СГ в сеть не будет толчков тока и опасных для обмоток уравнительных токов.

Синхронизация осуществляется посредством специальных устройств – синхроскопов, наиболее простыми из которых является ламповые, позволяющие по характеру свечения ламп синхроскопа определить с достаточной для практики точностью момент совпадения напряжения подключаемого генератора и сети по частоте, фазе и порядку чередования фаз.

 

 

Какая эквивалентная схема синхронного генератора

Привет, друзья, надеюсь, с вами все в порядке. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим эквивалентную схему синхронного генератора и то, как она описывает различные параметры синхронного генератора. Как мы знаем, в синхронном генераторе существует 2 поля: первое — это поле ротора, а второе — статора. Поле на роторе создает вращающееся магнитное поле на обмотках статора или якоря.Напряжение, индуцированное на статоре, также называется внутренним генерируемым напряжением (E _A ).

Точно так же ток, протекающий в обмотках статора (якорь), также создает напряжение в статоре. В сегодняшнем посте мы свяжем эти два напряжения, изучим их влияние на генератор и построим эквивалентную схему синхронного генератора. Итак, давайте начнем с эквивалентной схемы синхронного генератора .

Какая эквивалентная схема синхронного генератора

• Напряжение (E _A ) — это напряжение, создаваемое одной фазой синхронного генератора.
• Но это не то напряжение, которое мы обычно получаем на выходных точках генератора.
• Внутреннее генерируемое напряжение (E _A ) может быть равно фазному напряжению (V _ø ), когда через генератор не проходит ток якоря.

• Есть несколько факторов, объясняющих, почему внутреннее напряжение не похоже на фазное напряжение (В _ø ).
  • Структура (форма) выступающих полюсов ротора.
  • Собственная индуктивность обмоток статора (якоря).
  • Реакция якоря.
  • Сопротивление обмоток якоря.

Что такое реакция якоря

• Мы выяснили, что существует 4 основных факта, которые влияют на внутреннее генерируемое напряжение синхронного генератора. Реакция якоря является основным фактором, который в значительной степени влияет на напряжение, которое мы обсуждаем подробно.
• Когда ротор генератора вращается, поле постоянного напряжения на роторе создает напряжение (E _A ) в обмотке якоря статора.
• Если к выходным клеммам генератора подключена нагрузка, то ток будет течь через обмотки якоря статора.
• У этого тока будет свое отдельное поле, это поле будет взаимодействовать с полем ротора и влиять на внутреннее генерируемое напряжение (E _A ). Это явление называется реакцией якоря .
• Чтобы изучить реакцию якоря, вы можете увидеть на данной схеме ротор, который имеет 2 полюса и вращается в 3-фазном статоре.
• К статору не подключена нагрузка. Поле ротора B _R генерирует внутреннее напряжение E _A на статоре.
• Поскольку к генератору не подключена нагрузка, ток якоря не будет, и E _A будет равен V _ø .
• На данной схеме показана сборка холостого ротора.

• Если подключить индуктивную нагрузку к генератору, максимальный ток будет отставать от максимального напряжения.Вы можете наблюдать этот факт из рисунка.
• Ток, проходящий через обмотки статора, создает в статоре поле. Он обозначается как B _S , и его направление может быть оштрафовано по правилу правой руки и показано на данной диаграмме
.

• Поле статора (B _S ) будет генерировать напряжение в статоре, и это напряжение представлено на рисунке как E _stat .
• Поскольку на статоре есть два напряжения, первое — это внутреннее генерируемое напряжение E _A , а другое напряжение из-за реакции якоря E _stat .
• Итак, полное фазное напряжение на выводах генератора будет суммой этих двух напряжений.

Vø = E _A + E _stat

• Общее поле в B _net — это сумма полей статора и ротора.

B _нетто = B _R + B _с

• Так как углы E _A и B _R идентичны, а углы Ea и B также одинаковы.Таким образом, результирующее поле (B _net ) будет перекрываться с полным напряжением на генераторе Vø.
• Вы можете увидеть результирующие напряжения и токи на данном рисунке.

Эквивалентная схема синхронного генератора

• Чтобы понять устройство схемы, во-первых, мы должны иметь в виду, что напряжение статора E _stat на девяносто градусов отстает от пикового тока I _A .
• 2 ^nd Следует иметь в виду, что напряжение статора E _stat прямо пропорционально току якоря I _A.
• Предположим, что «X» постоянно, тогда напряжение, возникающее из-за реакции якоря, будет записано как.

E _stat = -jXI _A

• Напряжение на выходе генератора будет.

Vø = E _A — jXI _A

• См. Данную схему.
• Если применить квл на этой схеме, то значение напряжения будет.

V _ø = E _A — jXI _A

• Это уравнение похоже на уравнение, описывающее фазное напряжение генератора.
• Итак, напряжение реакции якоря может отображаться как индуктор последовательно с E _A.
• Обмотки статора имеют некоторое значение собственного сопротивления и реактивного сопротивления. Если сопротивление обозначено как R _A и реактивное сопротивление X _A , тогда разница между внутренним генерируемым напряжением E _A и фазным напряжением определяется как.

V _ø = E _A — jXI _A — JX _A I _A — R _A I _A

• Реакция якоря и самоиндукция генератора обозначаются как реактивные сопротивления, поэтому они записываются как единичное реактивное сопротивление и называются синхронным реактивным сопротивлением генератора.

X _S = X + X _A

• Итак, окончательное уравнение для фазного напряжения будет иметь вид.

V _ø = E _A — jX _с I _A — R _A I _A

• Здесь представлена ​​эквивалентная схема трехфазного синхронного генератора.
• Из рисунка видно, что источник постоянного тока подключен к цепи возбуждения ротора.
• Схема возбуждения ротора показана последовательным соединением индуктивности обмотки и сопротивления.

• В полевых схемах есть R _adj — переменный резистор, который регулирует ток возбуждения.
• Другая часть схемы имеет цепи для 3 фаз статора.
• Схема каждой фазы состоит из внутреннего вырабатываемого напряжения E _A и синхронного реактивного сопротивления и сопротивления якоря R _A .
• Все три фазы имеют одинаковую величину, но ток и напряжение сдвинуты по фазе на двадцать градусов друг от друга.
• 3 фазы статора могут быть соединены звездой или треугольником. Это показано на данной схеме.
• рис
• Если соединения соединены звездой, то выходное напряжение генератора будет.

В _Т = √3Vø

• Если соединение — треугольник, то выходное напряжение будет.

V _T = Vø

• Поскольку 3 фазы имеют одинаковую величину, но разный фазовый угол, эквивалентная схема для синхронного генератора по фазам показана ниже.

Вы также можете прочитать некоторые разделы, связанные с синхронным генератором, которые перечислены здесь.

Введение в синхронный генератор

Синхронная генераторная диаграмма

Мощность и крутящий момент синхронного генератора

Параметры синхронного генератора

Синхронный генератор работает в одиночку

Параллельная работа синхронного генератора

Синхронный генератор параллельно с системой большой мощности

Синхронный генератор параллельно с генератором того же размера

Характеристики синхронных генераторов

Кривые мощности синхронного генератора

Переходные процессы синхронного генератора

Вот и все об эквивалентной схеме синхронного генератора, если у вас есть вопрос, спрашивайте в комментариях, спасибо за чтение.Увидимся в следующем учебном пособии. Фазорная диаграмма синхронного генератора

.

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Эквивалентная схема синхронной машины

| Electrical Academia

В разделе Synchronous Machine мы видели, что есть два вращающихся магнитных поля в воздушном зазоре синхронной машины, работает ли она как двигатель или как генератор. Каждый раз, когда магнитное поле проходит мимо проводника, оно вызывает в проводнике напряжение. Таким образом, поле вращающегося ротора будет индуцировать напряжение в катушках якоря. Это называется генерируемым напряжением в генераторе или противо-ЭДС в двигателе (CEMF).Точно так же вращающееся поле из-за токов в обмотках якоря также индуцирует напряжения в обмотках статора. Мы рассмотрим каждый из этих случаев.

Генерируемое напряжение или C-EMF

Мы знаем, что напряжение, генерируемое в катушке, является функцией магнитного поля, длины катушки и количества витков в ней, а также скорости, с которой катушка движется. магнитный поток.

На рисунках 1 (a), (b) и (c) показаны части статора и ротора синхронной машины.Ротор круглый и содержит обмотки, образующие северный и южный полюса, как показано.

Поток ротора покидает ротор на Северном полюсе и возвращается на Южный полюс. Если ротор вращается по часовой стрелке, то относительное движение катушек статора через поток ротора составляет против часовой стрелки , как показано на рисунке 1 (а).

Используя правило правой руки для генераторов, мы можем определить направление напряжения, индуцированного в обмотках статора.В этом случае катушки на Северном полюсе имеют индуцированное напряжение, которое направлено на страницу, в то время как катушки на Южном полюсе имеют наведенное напряжение с полярностью, указывающей на страницу.

Направление индуцированных напряжений показано точками и крестиками над катушками статора.

РИСУНОК 1: Иллюстрация потока ротора и потока реакции якоря в синхронном генераторе.

1. Токи якоря синфазны с генерируемым напряжением.
2. Токи якоря отстают от генерируемого напряжения на 90 °.
3. Токи якоря опережают генерируемое напряжение на 90 °.

Величина генерируемого напряжения в генераторе или CEMF в двигателе будет равна

\ [\ begin {matrix} {{E} _ {a}} = {{K} _ {a}} {{\ phi} _ {p}} {{n} _ {s}} & {} & \ left (1 \ right) \\\ end {matrix} \]

Где K _a — это константа обмотки якоря, ϕ _p — поток на полюс ротора, а n _s — синхронная скорость ротора.

Для работы на переменном токе с постоянной частотой синхронная скорость постоянна, поэтому единственная переменная, которая может изменить генерируемое напряжение, или C-ЭДС, — это магнитный поток на полюс. Таким образом, возбуждение синхронной машины используется для управления внутренним напряжением.

Одна часть эквивалентной схемы для синхронной машины — это источник напряжения, который управляется возбуждением поля. Остальная часть эквивалентной схемы определяется токами статора.

Реакция якоря

Поскольку напряжения и токи в статоре переменного тока, между ними может быть фазовый угол, в зависимости от коэффициента мощности, с которым работает синхронная машина. Таким образом, направление токов в обмотке может совпадать по фазе с генерируемым напряжением, как показано на рисунке 1 (а), или токи могут отставать или опережать генерируемое напряжение, как показано в частях (b) и (c). ) на рисунке 1.

MMF тока статора создает вторую вращающуюся волну магнитного потока в воздушном зазоре, которая индуцирует напряжение в обмотках статора.Это напряжение называется напряжением реакции якоря . Напряжение реакции якоря отстает от генерируемого напряжения от нуля до 180 °.

В , рис. 1 (a) , ток якоря находится в фазе с генерируемым напряжением, а магнитный поток из-за токов статора отстает от поля ротора на 90 электрических градусов. Таким образом, индуцированное напряжение в обмотках якоря отстает от генерируемого напряжения на 90 °.

Напряжение на клеммах синхронной машины будет суммой генерируемого напряжения и напряжения реакции якоря, как показано на рисунке 2 (а).

В части (b) на Рисунке 1 токи якоря отстают от генерируемого напряжения на 90 °. В этом случае поток из-за реакции якоря прямо противоположен потоку поля, вызывая сдвиг напряжения реакции якоря на 180 ° по фазе с генерируемым напряжением.

Наконец, в части (c) на Рисунке 1 токи якоря опережают генерируемое напряжение на 90 °. Поток реакции якоря совпадает с направлением потока поля, а составляющая напряжения реакции якоря находится в фазе с генерируемым напряжением.

На рисунках 2 (b) и (c) показаны векторные диаграммы, соответствующие этим двум последним случаям ( части (b) и (c) рисунка 1 ).

РИСУНОК 2: Фазорная диаграмма синхронного генератора.

1. Ток якоря синфазен с генерируемым напряжением.
2. Ток якоря отстает от генерируемого напряжения на 90 °.
3. Ток якоря, опережающий генерируемое напряжение на 90 °.

Пренебрегая насыщением стали синхронной машины, можно сказать, что напряжение реакции якоря пропорционально току якоря:

\ [\ begin {matrix} {{E} _ {ar}} = {{K} _ {a}} {{I} _ {a}} {{n} _ {s}} & {} & \ left (2 \ right) \\\ end {matrix} \]

Принимая во внимание , что Чтобы включить элемент в эквивалентную схему для учета реакции якоря, отметим, что реакция якоря обеспечивает напряжение, подобное индуктивному реактивному сопротивлению .Также отметим, что ток якоря протекает через сопротивление обмотки якоря, а это значит, что будет резистивное падение напряжения . Наконец, в якоре будет около потока рассеяния , который не связывает ротор, но вызывает напряжение в обмотке якоря.

Таким образом, эквивалентная схема на фазу (фаза-нейтраль) синхронной машины будет такой, как показано на рисунке 3 (а). Ясно, что реактивное сопротивление рассеяния и реактивное сопротивление якоря можно комбинировать.Кроме того, сопротивление обмотки обычно намного меньше реактивного, поэтому им часто пренебрегают.

На рисунке 3 (b) показана упрощенная эквивалентная схема синхронной машины, в которой комбинированное реактивное сопротивление обозначено X _с и называется синхронным реактивным сопротивлением .

Хотя мы обсуждали работу генератора, эквивалентная схема одинакова для синхронного двигателя и генератора , за исключением направления тока якоря.

РИСУНОК 3: Эквивалентная схема пофазной синхронной машины.

1. Включая реактивное сопротивление якоря.
2. Упрощенное, без учета реактивного сопротивления якоря.

Определение синхронного Реактивное сопротивление

Для того, чтобы модель использовалась, должен быть какой-то метод для определения параметров модели, в частности, синхронного реактивного сопротивления.

К счастью, мы можем получить приблизительное значение синхронного реактивного сопротивления с помощью двух простых тестов — тестов на обрыв и короткое замыкание.

Тест на обрыв цепи

Глядя на эквивалентную схему на Рисунке 3 (b), в условиях холостого хода напряжение на клеммах машины будет равно генерируемому напряжению. Генерируемое напряжение задается уравнением 1.

Поскольку сталь синхронной машины в конечном итоге насыщается, генерируемое напряжение покажет эффекты магнитного насыщения при отображении на графике как функции тока поля.

Пунктирная линия на рисунке 4 показывает график напряжения холостого хода небольшой синхронной машины.При низких значениях тока возбуждения напряжение холостого хода по существу линейно связано с током возбуждения. Однако при токе возбуждения около 0,45 ампер сталь начинает магнитно насыщаться, и скорость увеличения напряжения начинает спадать, когда ток возбуждения увеличивается до 1,0 ампер.

Линейный участок характеристики напряжения холостого хода и его продолжение, показанное жирной сплошной линией , называется линией воздушного зазора . При работе с воздушным зазором синхронное реактивное сопротивление довольно постоянное.

«Приводя генератор в движение с постоянной скоростью без нагрузки и изменяя ток возбуждения, можно получить характеристику холостого хода».

РИСУНОК 4: Характеристики синхронного генератора.

Тест на короткое замыкание

На рисунке 4 показана эквивалентная схема синхронного генератора с коротким замыканием на выводах.В этом случае все генерируемое напряжение будет падать на синхронное реактивное сопротивление:

\ [\ begin {matrix} {{E} _ {a}} = j {{I} _ {sc}} {{X} _ {s}} & {} & \ left (3 \ right) \\\ end {matrix} \]

Где I _sc — ток короткого замыкания.

При коротком замыкании на выводах машины и приведении ее в движение на номинальной скорости с некоторым возбуждением ток короткого замыкания может быть определен как функция тока возбуждения. Сплошная линия , отмеченная треугольниками на рисунке 4, показывает ток короткого замыкания.

В действительности обычно невозможно получить ток короткого замыкания напрямую с номинальным током возбуждения, так как ток якоря будет слишком большим. Таким образом, непосредственно измеряется только нижняя часть характеристики, а результирующая линия расширяется до номинального тока возбуждения.

В случае, показанном на рисунке 4, ток возбуждения был увеличен только до 0,25 ампер, когда короткое замыкание было применено к клеммам синхронной машины. Остальная часть кривой была линейно экстраполирована.

РИСУНОК 4: Эквивалентная схема синхронной машины с коротким замыканием на выводах.

Уравнение 3 может быть решено для синхронного реактивного сопротивления:

\ [\ begin {matrix} {{X} _ {s}} = \ frac {{{E} _ {a}}} {{{I} _ {sc}}} & {} & \ left (4 \ right) \\\ end {matrix} \]

«Важно убедиться, что генерируемое напряжение и ток короткого замыкания, используемые в уравнении 4, измеряются при том же значении тока возбуждения ».

Поскольку генерируемое напряжение является нелинейной функцией тока возбуждения, значение, вычисленное для синхронного реактивного сопротивления, будет зависеть от тока возбуждения.Сплошная кривая, отмеченная сплошными квадратами, на рисунке 4 показывает изменение рассчитанного синхронного реактивного сопротивления.

Эквивалентная схема синхронного генератора

Для анализа потоков мощности в электрических системах требуются представления компонентов, которые могут быть включены в модели сетей или схем. Чтобы использовать доступные инструменты анализа схем, описанные в главе 5, необходимо построить эти представления на основе основных элементов схемы, а именно: резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов и источников напряжения или тока (Приложение A).Инженеры-электроэнергетики на протяжении многих лет разработали ряд так называемых эквивалентных схем для сетевого моделирования электрических генераторов.

Здесь для приблизительного анализа потоков мощности в установившемся режиме требуется описание синхронного генератора с помощью простейшей возможной схемы замещения. Принцип Тевенина, описанный в Приложении A, можно использовать, например, для описания поведения батареи постоянного тока при подключении напряжения источника последовательно с сопротивлением. Удивительно, но этот принцип также можно эффективно использовать для описания с помощью простой схемы и с хорошим приближением поведения

Рисунок 4.7 Эквивалентная схема синхронной машины

генератора такой же сложности, как генератор переменного тока. Шаги этого преобразования здесь не приводятся, но их можно найти в любой книге по электрическим машинам (например, см. Ссылку [2]). В дальнейшем предполагается, что читатель знаком с использованием векторов для представления величин переменного тока. Читатели, не знакомые с этой концепцией, должны на данном этапе изучить материал в Приложении.

На рисунке 4.7 электрический генератор сокращен до однофазного (взаимосвязь с 3-фазным током рассматривается позже) Эквивалентная схема Тевенина, состоящая из источника напряжения VA = VaZ8 (генерируемое или « внутреннее » напряжение уравнения (4 .3)) и полное сопротивление источника Xs, известное как синхронное реактивное сопротивление. Синхронное реактивное сопротивление представляет собой в одном сосредоточенном элементе все внутренние сложные взаимодействия между магнитными полями ротора и статора, которые здесь не рассматриваются. Чтобы максимизировать эффективность преобразования, синхронные машины проектируются с максимально низким сопротивлением обмотки; следовательно, сопротивление источника, представляющее омическое значение обмотки статора, здесь опущено с небольшой потерей точности. Эквивалентная схема показана подключенной к бесконечной шине, т.е.е. сеть с фиксированной частотой f и фиксированным напряжением VB = VBZ0 °, где угол 0 ° определяет ее как опорное напряжение.

В ходе исследования будет изучено, как два доступных параметра внешнего управления, а именно ток возбуждения If и крутящий момент вала Qt, влияют на синхронную машину и, следовательно, на поведение эквивалентной схемы. Уравнение (4.3) показывает, что IVAI зависит от тока поля, который является источником магнитного потока. Также известно, что угловое расположение магнитной оси ротора зависит от направления и величины крутящего момента, приложенного к валу.Угол 5 (угол нагрузки) определяется как угол, на который ось пространственного вектора магнитного потока ротора, который индуцирует VA, опережает ось пространственного вектора результирующего магнитного потока в машине, которая индуцирует VB. Угол нагрузки при пространственном расположении вращающихся векторных полей такой же, как и при фазовом расположении напряжений в эквивалентной схеме. Ускоряющий или «генерирующий» крутящий момент приведет к положительному значению 8 и опережающему VB в ВА. Тормозящий или «двигательный» крутящий момент приведет к отрицательному значению 8 и отставанию VB в ВА.

Прочтите здесь: Уравнения передачи мощности

Была ли эта статья полезной?

СИНХРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ: ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПЬ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПЬ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Напряжение E A — внутреннее генерируемое напряжение, индуцированное в одной фазе синхронного генератора. Однако это не обычное напряжение, которое появляется на выводах генератора. В действительности внутреннее напряжение E A совпадает с выходным напряжением V cp фазы только тогда, когда в статоре нет тока якоря.

Эти факторы определяют разницу между E A и V cp:

1. Реакция якоря , , которая представляет собой искажение магнитного поля воздушного зазора током, протекающим в статоре

2. Собственная индуктивность обмоток якоря (статора)

3. Сопротивление обмоток якоря

Реакция якоря оказывает наибольшее влияние на разницу между E A и V cp.

Напряжение E A индуцируется, когда ротор вращается. Если клеммы генератора подключены к нагрузке, течет ток.

Трехфазный ток, протекающий в статоре, создает собственное магнитное поле в машине. Это магнитное поле статора искажает магнитное поле, создаваемое ротором, что приводит к изменению фазного напряжения. Этот эффект известен как реакция якоря , потому что ток в якоре (статоре) в первую очередь влияет на магнитное поле, создавшее его.

Рисунок 12.8 a иллюстрирует двухполюсный ротор, вращающийся внутри трехфазного статора, когда к машине не подключена нагрузка. Внутреннее генерируемое напряжение E A создается магнитным полем ротора B R , направление которого совпадает с пиковым значением E A . Напряжение будет положительным на верхних проводниках и отрицательным на нижних проводниках статора.

Когда генератор не подключен к нагрузке, в якоре нет тока.Фазное напряжение В cp будет равно E A . Когда генератор подключен к отстающей нагрузке, пиковый ток будет происходить под углом к ​​пиковому напряжению (рис. 12.8 b ).

Ток, протекающий в обмотках статора, создает магнитное поле, называемое B S , направление которого задается правилом правой руки (рис. 12.8 c ). Напряжение создается в статоре E stat магнитным полем статора B S . Общее напряжение в фазе складывается из внутреннего напряжения E A и напряжения реакции якоря E stat:

РИСУНОК 12.9 Простая схема (см. Текст).

Окончательное уравнение принимает вид

Когда складываются эффекты самоиндукции обмотки статора L A (и соответствующее ей реактивное сопротивление X A ) и сопротивления R A , соотношение становится:

и сопротивление последовательно.Регулируемое сопротивление R adj регулирует ток возбуждения. Внутреннее генерируемое напряжение для каждой из фаз показано последовательно с синхронным реактивным сопротивлением X S и сопротивлением обмотки статора R A . Три фазы идентичны, за исключением того, что напряжения и токи разнесены по углу на 120 °.

На рис. 12.11 показано, что фазы могут быть подключены по схеме «Y» или «6». Когда они соединены Y, напряжение на клеммах В T связано с фазным напряжением В cp на

Поскольку три фазы идентичны, за исключением того, что их фазовые углы различаются, используется схема замещения на фазу (рис.12.12).

Входящие термины поиска:

Формулы и уравнения для синхронного генератора и генератора переменного тока

Формулы и уравнения для генератора переменного тока и синхронного генератора

Следующие формулы и уравнения для синхронного генератора и генератора переменного тока могут использоваться для проектирования, упрощения и анализа основных схем генераторов переменного тока. определить генерируемое напряжение и ЭДС, скорость и частоту, КПД, напряжение и ток, генерируемую мощность и потери и т.д. = 1.11 x 4 f ΦT

V _RMS = 4,44 f ΦT Вольт

Фактическое генерируемое напряжение на фазу

V _PH = 4.44 K _c K _{d ΦT PH}

V _PH = 4,44 K _f K _c K _d f ΦT Вольт

Где:

• 318 Напряжение, генерируемое
• на фазу
• 318 K _C = коэффициент шага или коэффициент диапазона катушки
• K _D = коэффициент распределения
• K _f = форм-фактор
• T = количество витков на фазу
• f = частота

Связанные сообщения

Выходная электрическая частота и скорость:

Где

• f _e = Электрическая частота
• N 9000 5 r = частота вращения ротора в об / мин
• P = количество полюсов

Генерируемое напряжение:

E _a = KΦ _a N _с

Где

• K = постоянная представляет конструкцию машины
• _Φa = магнитный поток на полюс ротора
• N _с = синхронная скорость ротора

Общее фазное напряжение:

В _Φ = E _a — jX _с I _a — R _a I _a

Где

• X _с = Синхронное реактивное сопротивление машины
• I _a = Ток якоря
• R _{a = Сопротивление якоря}

Напряжение трехфазной клеммы:

Мощность синхронного генератора:

Где

• T _{приложение} = Приложенный крутящий момент
• T _ind = крутящий момент, индуцированный в роторе
• ω _r = механическая скорость ротора

Регулировка напряжения:

Где

• V _nl = напряжение при без нагрузки
• В _fl = Напряжение при полной нагрузке

КПД:

η = (P _OUT / P _IN ) * 100%

P _IN = P _OUT + P _Cu + P _Iron + P _Mech + P _Stray

Где:

• η = эффективность генератора
• P _IN = Входная мощность
• P _{P = выходная мощность}
• Cu + Iron + Mech + Stray = медь, железо, механические и паразитные потери в генераторе.

Сообщения о связанных формулах и уравнениях:

Модель схемы синхронной машины

Модель схемы синхронной машины

Модель цепи синхронной машины — Предполагая линейность магнитной цепи, можно получить простую модель цепи синхронной машины. Справедливость этого предположения проистекает из того факта, что воздушный зазор является преобладающим компонентом магнитной цепи машины. Приближенному нелинейному анализу посвящен разд.8.4.

Согласно формуле. (8.7) результирующий вектор mmf равен

Результирующий магнитный поток Or и эдс Er воздушного зазора обычно должны быть получены из Fr. Однако предположение о линейной магнитной цепи (0 = TF; P — постоянная магнитная проницаемость *) позволяет найти результирующий поток по принципу суперпозиции как

Так как индуцированная ЭДС пропорциональна потоку на полюс (уравнение (8.6)) и отстает от него на 90 °, то согласно уравнению вектора вектора потока. (8.15) уравнение вектора ЭДС можно записать как

Векторы ЭДС в уравнении.(8.16) пропорциональны соответствующим векторам потока уравнения (8,16). (8.15) с отставанием векторов ЭДС от соответствующих векторов потока на 90 °. Векторные уравнения (8.15) и (8.16) представлены векторной диаграммой на рис. 8.9. На этом рисунке треугольник вектора потока и треугольник вектора ЭДС подобны друг другу, при этом треугольник вектора ЭДС повернут против часовой стрелки от треугольника вектора потока на 90 °. Поскольку cp ar находится в фазе с Ia (генераторная машина) и пропорциональна ему, ЭДС Ear пропорциональна ** la и отстает от него на 90 °, т.е.е.

, где Arar, постоянная пропорциональности, действительно является индуктивным реактивным сопротивлением. «Таким образом, уравнение. (8.16) можно записать как

, что соответствует формуле. (8.18), рис. 8.10 (a) дает модель синхронной машины для каждой фазы. Сравнивая уравнения (8.15), (8.16) и (8.18), можно сделать вывод, что реактивное сопротивление Xar эквивалентно заменяет влияние потока реакции якоря. Если Xar известен для машины, он может работать в терминах напряжений и токов, и нет необходимости представлять потоки на векторной диаграмме.

Влияние сопротивления якоря Ra и реактивного сопротивления рассеяния X / выражается в векторном уравнении как (см. Уравнение (8.11))

Из уравнения. (8.19) и рис. 8.10 (a) следует модели полной схемы на рис. 8.10 (b), которая может быть сведена к более простой форме, показанной на рис. 8.10 (c), путем объединения последовательных реактивных сопротивлений и разрешения идентичности Er быть потерянный. В модели схемы на рис. 8.10 (c) полное реактивное сопротивление

известен как синхронное реактивное сопротивление машины, а

— это синхронный импеданс машины.

Синхронное реактивное сопротивление учитывает поток, создаваемый потоком сбалансированных трехфазных токов в статоре, а также поток утечки. Возбуждение эдс, E _fi учитывает поток, создаваемый полем ротора (возбужденным постоянным током). Величиной ЭДС возбуждения можно управлять с помощью постоянного тока возбуждения (I _f ), называемого током возбуждения. Если нагрузка на машину сброшена, на клеммах машины появляется E _f , что соответствует напряжению разомкнутой цепи машины.Со ссылкой на рис. 8.10 (c) E _f также называется напряжением за синхронным импедансом или реактивным сопротивлением (как R можно пренебречь).

Здесь следует помнить, что модель синхронного импеданса синхронной машины основана на предположении линейности и будет верна для ненасыщенной области работы машины и действительна только для машины с цилиндрическим ротором.

Диапазон синхронного импеданса

Выраженное в системе pu, синхронное реактивное сопротивление синхронных машин находится в узком диапазоне значений.Из практических данных видно, что сопротивление якоря (R _a ) обычно составляет порядка 0,01 о.е., то есть падение напряжения на сопротивлении якоря при номинальном токе якоря составляет около 1% от номинальное напряжение. Значение реактивного сопротивления утечки составляет от 0,1 до 0,2 о.е., а синхронное реактивное сопротивление (X _с , = Xar + X ₁ ) имеет порядок от 1,0 до 2 о.е. Таким образом, видно, что сопротивление якоря синхронной машины настолько низкое, что им можно пренебречь для всех практических целей, кроме расчета потерь, повышения температуры и КПД.Здесь можно отметить, что R _a должно быть небольшим, чтобы минимизировать потери 1 ² R и ограничить повышение температуры машины, а X _s должно быть большим, чтобы ограничить максимальный ток, который может протекать в условиях неисправности (короткого замыкания). Однако современная практика заключается в проектировании * синхронных машин со средним диапазоном значений синхронного реактивного сопротивления, поскольку теперь доступны быстродействующие ** автоматические выключатели для отключения машины от поврежденной линии.

Моделирование электромагнитного переходного процесса трехфазного короткого замыкания синхронного генератора

3.2. Настройка параметров имитационной модели

Основные параметры синхронного генератора следующие: номинальная мощность PN = 200 МВт, UN = 13,8 кВ, f = 50 Гц, xd = 1,0, xd ‘= 0,3, xd’ ‘= 0,21, xq = 0,6, xq » = 0,31, x1 = 0,15, Td ‘= 1,64 с, Td’ ‘= 0,34 с, Tq0’ ‘= 1,4 с, RS = 0,005.

Имитационная модель создана, и параметры симуляции изменены.Через модуль Powergui время сбоя устанавливается равным 0,02025 с, шаг моделирования — 0,01 с, время моделирования — 1 с, и для решения проблемы выбирается алгоритм ode23tb.

3.3. Анализ результатов моделирования

Осциллограмма тока прямой оси статора id синхронного генератора показана на рис. 2. Из рис. 2 видно, что ток прямой оси статора резко возрастает в момент трехфазного короткого замыкания синхронного генератора и максимальная амплитуда тока — 9 пк.u., После достижения максимального тока амплитуда быстро затухает с постоянной времени и, наконец, затухает до 0 о.е. Форма волны поперечного тока статора iq на рис.3 показывает, что, когда в устройстве трехфазного КЗ происходит трехфазное короткое замыкание, поперечный ток статора быстро увеличивается до амплитуды тока, максимальный ток составляет 3,02 о.е., затем быстро затухает вверх и вниз до нулевого значения, а поперечный ток статора ослабляется до 0 о.е. из-за сопротивления.

Рис.2. Диаграмма формы сигнала тока прямой оси статора

Рис. 3. Форма волны поперечного осевого тока статора

Форма волны тока возбуждения if показана на рис. 4. В момент короткого замыкания синхронного генератора ток возбуждения не спадает в течение некоторого периода времени после повреждения, а быстро увеличивается до текущего стандартного значения 2. .8, что связано с ослаблением тока демпфирующей обмотки. Чтобы поддерживать сохранение потока, обмотка возбуждения увеличивает ток, и ток возбуждения продолжает спадать после увеличения до амплитуды, но не будет ослабевать до 0,

.

Рис. 4. Осциллограмма тока возбуждения, если

Форма трехфазного тока статора при коротком замыкании синхронного генератора показана на рис.5. Амплитуда трехфазного сигнала равна, а разность фаз составляет 120 градусов до отказа. В случае трехфазного короткого замыкания форма волны фазного тока сначала перемещается к оси координат y положительной полуоси, а затем постепенно перемещается к оси координат y отрицательной полуоси. Направление движения фазы b и фазы c противоположно направлению движения фазы. Трехфазная амплитуда равна, разность фаз по-прежнему составляет 120 градусов, а трехфазный ток статора, наконец, затухает до установившегося значения.

Рис. 5. Форма волны моделирования тока статора ia, ib, ic при трехфазном коротком замыкании синхронного генератора

Из приведенного выше анализа видно, что когда синхронный генератор работает нормально, токи по прямой и квадратурной оси отсутствуют. В момент короткого замыкания токи по вертикальной и горизонтальной осям постепенно увеличиваются и уменьшаются через некоторое время после короткого замыкания.Ток по прямой оси увеличивается быстрее, чем ток по квадратурной оси, и затухание также медленнее, чем по квадратурной оси. При этом ток возбуждения не только не затухает, но и резко увеличивается после короткого замыкания. Главный результат — быстрое затухание постоянного тока. Обмотка возбуждения ослабляет постоянный ток и увеличивает ток возбуждения, чтобы компенсировать ослабление постоянного тока, таким образом поддерживая сохранение магнитного потока. В момент короткого замыкания синхронного генератора ток статора содержит три составляющие: основную частоту, частоту постоянного тока и составляющую удвоения частоты.Когда происходит трехфазное короткое замыкание, ток фазы A сначала увеличивает форму волны, а затем постепенно опускается из-за затухания, в то время как форма волны тока фазы B, C противоположна току фазы A. Амплитуда трехфазного тока равна, разность фаз неизменна. Трехфазное напряжение статора спадает непосредственно до нуля от значения до момента короткого замыкания. Как правило, трехфазное короткое замыкание синхронного генератора влияет на напряжение и ток, что приводит к прямому падению напряжения до нуля.Для тока процесс более сложный, но общий ток увеличивается.

.