Файл: Брускин, Д. Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 82

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Характеристику холостого хода машины (сплошная) аппрокси­ мируем характеристикой линейно-кусочного вида (штриховая, рис. 4.15), тем самым фиксируя какое-то значение потокосцепления

фазы Чго= UoV 2//в, соответствующее излому характеристики. Максимальное потокосцепление машины при нагрузке

¥ = 1 ^ * + ^ .

(4.71)

Учитывая (4.39) и (4.45), для каждого режима получим

Lu

т, С, совр, со0, г,

rf , Cf \

I q '=== ^ f 2( ^ / >

WbP» ^0» ^

(4.72)

/ / = Ч[:/з (^ /,

m, C, (oBp, o)0, г,

rf , Ct.

Приняв Ч; = Ч;о Для каждой точки области самовозбуждения, будем иметь Id о, Iq о, If о- Учитывая, что

Ia,b,c = I = V J d + ll/V Z , найдем

U H= ( I Z j Z B3).(\lgii),

где ZBX— модуль входного сопротивления схемы относительно за­ жимов машины; ZB3— модуль взаимного сопротивления ветви, в которую включена нагрузка, и фазы машины; gB— проводимость нагрузки.

Можем для каждой точки области самовозбуждения рассчитать максимальное напряжение нагрузки UBо, соответствующее макси­ мальному потокосцеплению 4Fo:

 

з ^ н у

( 4 - 7

3 )

^ в

2

 

Проведем линии уровня

Uuo в области параметров <ов/(оо,

S'-

Эти линии уровня и будут ограничивать область применимости ге­ нератора при данном напряжении нагрузки.

Желательно получить на нагрузке максимальную мощность. По­

этому всегда наилучшим

является выбор напряжения

нагрузки,

соответствующего максимуму мощности на нагрузке:

 

 

 

7 3 h o = ^ h o S

h = 2 b2 x ' F o ( / ? +

/2)/(2s hZL).

 

(4.74)

Построив

зависимость

Р н о = Р н о ( £ н )

Д л я определенного

значе­

ния (Овр/шо и

найдя £н, соответствующее Рно=Рнотах,

тем

самым

фиксируем определенное номинальное напряжение нагрузки Uн .яом и соответствующую ему линию уровня в области параметров сов р / ш о , gn- Эта линия уровня и даст границу рабочей области генератора.

Максимальная мощность, отдаваемая генератором на опреде­

ленной частоте,

(4.75)

■^Н.НОМ^ГР’

 

122

где grp—граничное значение, определяемое линией уровня Uao =

—ЕЛыгом- Из третьего уравнения системы (4.72) можно найти мощность

регулирующего элемента в цепи возбуждения. Ток в цепи возбуж­ дения в любой точке рабочей области

/ / = В Д , „ 0«/з/^„о-

(4-76)

Сопротивление регулирующего элемента в каждой точке

^рег

Р/ - ^ /

Гобм 5

где г0бм — сопротивление обмотки возбуждения. При этом мощность регулирующего элемента

Р „ = б г „ ,-

(4.77)

Определяя Pver для всех точек рабочей области, можно найти максимальную мощность регулирующего элемента и диапазон из­ менения его сопротивления.

§ 4.4. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ

Возможность осуществления устойчивой параллельной работы двух или не­ скольких генераторов, а также возможность включения на параллельную работу генератора с сетью большой мощности является весьма важным вопросом при выборе той или иной системы стабилизации частоты. В практических схемах боль­ шое значение имеет использование параллельной работы генераторов при резких и значительных по величине изменениях скоростей вращения приводных двига­ телей. Причем скорости вращения первичных двигателей могут значительно от­

личаться друг от друга.

Ускорение вала первичного двигателя может быть весьма велико для авиа­ ционного двигателя (постоянная времени разгона порядка долей секунды) и поэтому наличие даже небольших запаздываний в схеме стабилизации может привести к выпадению из синхронизма параллельйо работающих генераторов.

Параллельная работа рассматриваемых схем с сетью или с другими такими же схемами существенно отличается от параллельной работы обычных синхрон­ ных генераторов. Как известно, при параллельной работе двух синхронных гене­ раторов распределение активной мощности зависит от угла рассогласования рото­ ров генераторов. Если, например, при параллельной работе двух однотипных синхронных генераторов одинаковой мощности ротор генератора 1 опережает ротор генератора 2, то. очевидно, что генератор 1 берет на себя большую часть активной нагрузки, чем генератор 2.

Распределение реактивной мощности для таких двух генераторов будет опре­ деляться величиной тока возбуждения. Большую часть реактивной нагрузки берет на себя тот генератор, ток возбуждения которого выше. Следовательно, при парал­ лельной работе обычных синхронных генераторов перераспределение реактивных нагрузок происходит при изменении тока возбуждения.

• Рассмотрим условия параллельной работы для схемы стабилизации частоты, выполненной по принципу модуляции. В этом случае на выходе устройства на­ пряжение имеет частоту и фазу, строго определяемые частотой и фазой возбуж­ дения.

При условии нормальной (без перекрытий) коммутации по высокой и низ­ кой частоте и точной настройки фильтрующей емкости внутреннее сопротивление преобразовательной схемы может быть принято как чисто активное сопротив­ ление.

123

Таким образом, в случае параллельной работы нескольких устройств, выпол­ ненных по схеме с модуляцией в генераторе, задача сводится к исследованию режима работы генераторов переменного тока одной и той же частоты (при питанишобмоток возбуждения всех генераторов от одного источника тока) с чисто активным внутренним сопротивлением. Ясно, что в этом случае изменение вели­ чины напряжения на отдельных агрегатах будет приводить к перераспределению активных мощностей, т. е. такая схема в некотором смысле отвечает режиму работы генераторов постоянного тока.

Рассмотрим векторную диаграмму работы такой установки на сеть беско­ нечной мощности. Допустим,- что вектор э. д^ с. Е агрегата (установки) опере­ жает в общем случае на угол ф вектор напряжения U на шинах сети. Тогда активная и реактивная составляющие тока агрегата запишутся так:

I a = {E cos<p— U)lR\

(4.78)

I V= {E sin <f)/R,

(4.79)

где R — внутреннее активное сопротивление агрегата.

Из условий (4.78) и (4.79) следует, что при ф= 0 изменение э. д. с. приводит к изменению только активного тока, при этом реактивная составляющая тока равна нулю. При ф, отличном от нуля, изменение э. д. с. приводит к изменению как активной, так и реактивной составляющей токов.

Из выражений (4.78) и (4.79) очевидно также, что изменение угла ф будет главным образом определять изменение реактивной составляющей тока.

Как было указано, частота и фаза выходного напряжения генератора опре­ деляются только частотой и фазой возбуждения (при заданной настройке схемы агрегата) и поэтому при питании отдельных агрегатов от одного и того же источ­ ника возбуждения вопрос о возможности качаний или выпадения из синхронизма полностью отпадает.

При любом изменении скорости вращения приводного двигателя система яв­ ляется устойчивой, так же как несколько генераторов с абсолютно одинаковыми частотами и жестко фиксированными по отношению друг к другу фазами.

В случае расстройки фильтрующей емкости или отсутствии нормальной ком­ мутации внутреннее сопротивление агрегата может быть отлично от чисто актив­ ного, при этом остаются в силе все предыдущие положения о параллельной работе генераторов рассматриваемой схемы.

При параллельной работе рассматриваемых установок одинаковой мощности в действительных условиях практически целесообразно получить равномерное распределение активной мощности, что, как следует из вышеизложенного, может быть легко выполнено путем включения автоматических регуляторов, реагирую­ щих на величину тока возбуждения генератора.

Благодаря абсолютной устойчивости параллельной работы генераторов чрез­ вычайно упрощается процесс включения их на совместную работу с сетью.

Для автоматического включения на параллельную работу достаточно уста­ новить реле напряжения, реагирующее на разность напряжений сети и включен­ ной установки. Такое реле включает установку на параллельную работу с сетью при определенном, минимальном значении этой разности.

Отключение установки можно производить с помощью реле направления мощности, которое реагирует на протекание активной мощности от сети к уста­ новке. -

Таким образом, параллельная работа таких устройств осуществляется весьма просто, не требует для своего осуществления каких-либо дополнительных слож­ ных устройств и задача по существу сводится к поддержанию постоянства напря­ жения параллельно работающих генераторов, что в свою очередь обеспечивает правильное распределение мощностей между ними.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Р — номинальная мощность генерато­ ра;

cos ср — коэффициент мощности гене­ ратора;

f шах и f min — максимальная и мини­

мальная частота тока;

 

т — число фаз;

обмотки

возбужде­

f в — частота тока

ния;

обмотки

возбужде­

U в — напряжение

ния;

зубцов

статора

Zie и Zim — число

больших и малых;

 

гг— число Зубцов

ротора;

 

Ул — линейная скорость ротора;.

«ют и «шах — минимальное и макси­ мальное число оборотов ротора;

o)min и сотах — минимальная . и мак-

 

симальная угловая скорость вра­

D i 1

щения ротора;

и внешний

и D a i — внутренний

D i 2

диаметры пакета статора;

и D i о — внешний и

внутренний

Ьгis

диаметры пакета ротора;

и Ьг1м — ширина большого и ма­

 

лого зубцов статора

(по черте­

 

жу);

 

Ьгlx — ширина большого зубца стато­

b z2

ра по хорде;

и bz2 x — ширина зубца ротора по

hzus

чертежу и по хорде;

и Нг1м — высота большого и ма­

 

лого зубцов статора;

hz2 — высота зубца ротора;

А — линейная нагрузка якорной об­

 

мотки;

N — число проводников;

w— число витков в фазе якорной об­ мотки;

В ср — средняя величина индукции в стали зубца статора;

Ф = Ф 2т — магнитный поток обмотки

возбуждения;

 

 

/„ — длина

пакета сердечника стато­

ра;

 

 

 

т — полюсное деление;

использования

с — коэффициент

магнитного потока;

 

зазора;

б — величина воздушного

6л.о— толщина листа стали;

q — сечение проводника

обмотки;

а — число

параллельных

ветвей;

пп — число

параллельных

проводни­

ков;

 

 

 

Д — плотность тока;

части;

/ , — средняя длина

лобовой

1в и l w — средняя

длина

вылета и

витков якорной обмотки; /го — относительная ширина зубца ро­

тора;

 

величина

воз­

бго — относительная

душного зазора;

 

 

в воздуш­

В ъ — величина

индукции

 

ном зазоре;

 

 

 

 

 

 

h — длина воздушного зазора;

поля

' Н — напряженность

магнитного

в зазоре;

индукции

в

зубце

Bzi — величина

статора;

м. д. с. в зазоре;

 

F 5 — величина

 

В а — величина

индукции

в зубце ро­

 

тора;

 

 

 

перекры-

Кте2 = К Те1 — коэффициент

 

Bzim

тия зубчатого слоя;

 

 

величи-

и Bz2 m — максимальная

Fzi,

на индукции в зубце;

 

 

 

 

Fz2 — величина намагничивающей

Н г1,

силы зубцов;

напряженности

Н z2 — величина

 

магнитного поля

зубцов;

потока;

у — коэффициент вытеснения

Фаг — поток в сердечнике ротора;

Ваг — величина

индукции

 

в сердечни­

 

ке ротора;

 

 

сила

сердеч­

Fa2 — намагничивающая

 

ника ротора;

 

 

 

 

 

Наг — высота сердечника ротора;

 

/иг — длина силовой

линии в сердеч­

 

нике ротора;

рассеяния

частей

Ха — проводимость

 

обмотки якоря;

 

 

 

 

 

Ф„ — поток рассеяния;

 

 

 

 

В 'а \

и B "a i —

индукция

в'сердечнике

 

статора на участке / /

и /i";

 

F 0 — величина

намагничивающей си­

 

лы обмотки возбуждения при хо­

 

лостом ходе;

 

 

 

 

 

/ в — ток возбуждения;

дуги

обмот­

х , — величина

полюсной

 

ки;

 

части

обмотки;

I , — длина лобовой

/?1,2о°, /?1,175° — активное

 

сопротивле­

 

ние якорной обмотки при различ­

ной температуре; Хп — проводимость рассеяния пазовой

части;

h i — высота слоя обмотки якоря;

125

h i — расстояние между слоями двух­

слойной обмотки;

якоря;

 

Ьа — ширина паза

обмотки

 

Ха — проводимость

рассеяния

лобо­

 

вых частей;

рассеяния;

 

 

Xh — проводимость

 

 

X adt

и X a a — индуктивное

сопротив­

 

ление по продольной оси без уче­

 

та и с учетом падения

напряже­

K q i,

ния в статоре;

 

 

 

 

K d \ — коэффициенты приведения

 

поперечной и продольной состав­

 

ляющих потока статора;

 

па­

К х — коэффициент,

учитывающий

 

дение напряжения продольной ре­

 

акции якоря;

 

 

в зазо­

— намагничивающая сила

 

ре с учетом вытеснения потока;

5 i — коэффициент

распределения

ин­

 

дукции принагрузке;

 

 

 

/65 — коэффициент

воздушного зазо­

 

ра;

 

индуктив­

X 'a d t — дифференциальное

 

ное сопротивление по продольной

 

оси;

рассеяния

потока

— коэффициент

обмоток статора;

о— коэффициент, учитывающий вели­ чину дифференциального потока

рассеяния по продольной оси;

X s — индуктивное

сопротивление ло­

бовых частей обмотки;

индук­

Х 2 — сопротивление

взаимной

тивности обмотки;

 

сопро­

Xh — суммарное индуктивное

тивление якорной

обмотки;

X ,' — компенсируемое

индуктивное

сопротивление;

 

 

 

Хосн И Хдоп — проводимость основно­ го и дополнительного потока рас­ сеяния;

w B.n — число витков обмотки возбуж­

дения на полюс;

витков обмотки

w B — полное

число

возбуждения;

 

и полное со­

Хв и ZB— индуктивное

противления обмотки возбужде­

ния;

зубца

статора по хор­

Ь'г 1 — ширина

де;

зубцового

деления ро­

t2— величина

тора;

ЬВ 2 ■— ширина паза ротора по внеш­ нему диаметру;

Ьв \б и &п1м — ширина большого и ма­ лого паза статора по внутренне­

му диаметру;

у нижне­

ani — ширина паза статора

го основания;

паза;

Snio — площадь большого

ап.в и Sp.p — ширина паза и площадь обмотки возбуждения у основа­ ния;

с Р — коэффициент, учитывающий уве­ личение потерь от перемагничивания;

cz — коэффициент, учитывающий уве­ личение потерь от несинусоидальности кривой поля;

сн — коэффициент, учитывающий сум­ марные потери от несущей часто­ ты;

св — коэффициент, учитывающий сум­

 

марные потери в стали от часто­

 

ты возбуждения;

 

 

 

/бд — коэффициент,

учитывающий де­

 

фекты при обработке;

 

 

Ста — удельные потери

в стали;

 

 

Р а — потери

в

стали

статора и рото­

 

ра;

в

стали зубцов статора

Я*!'—потери

Р г\"

от несущей частоты;

ротооа

— потери в стали зубцов

Р mi

от частоты возбуждения;

в

об­

и ЯМ2 — потери

активные

 

мотках якоря и возбуждения;

-

f о и /Вр — частота

тока возбуждения

и вращения;

А» — диаметр ротора у основания зубца;

V0z — линейная скорость у основания

ротора;

напряжение у

ос­

стог — механическое

нования зубца

ротора;

у

Oio — механическое

напряжение

внутреннего диаметра ротора; его — напряжение от сил собственного

веса; 11 — зубцовое деление якоря;

Л — плотность тока в якоре;

K f —.коэффициент добавочных по­ терь;

П 1 — периметр паза; биз — толщина изоляции.

Смотрите также файлы