Включение генераторов на параллельную работу

Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электросеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого генератора), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов.

Таким образом, для синхронной машины, установленной на электростанции или другом объекте, подключенном к энергосистеме, обычным является режим работы на сеть большей мощности, по сравнению с собственной мощностью. Поэтому принимают, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности, т.е. и ее частотаявляется неизменными, не зависящими от нагрузки данного генератора.

Включение генератора на параллельную работу с сетью

В рассматриваемом режиме необходимо обеспечить меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети (иначе может сработать защита, произойти поломка генератора или первичного двигателя).

Ток в момент подключения генератора к сети равен нулю, если будут равны мгновенные значения напряжений сети и генератора

На практике выполнение этого условия решается выполнением трех равенств:

Для 3-фазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.

Совокупность операций при подключении генератора к сети называют синхронизацией . Для этого сначала устанавливают
(номинальная частота вращения ротора), что приводит к равенству частот
, а затем регулируяуравниваюти. Совпадение по фазе векторов напряжений сети и генератора (
) контролируется специальными приборами – синхроноскопами (ламповыми или стрелочными) (ламповые - в лабораторной практике для генератора малой мощности).

Три лампы включают между фазами генератора и сети. На каждую лампу действует
, которое при частоте
изменяется с частотой
, называемоечастотой биений . При
разность
изменяется медленно, поэтому лампы постепенно загораются и погасают. Генератор подключают, когда
стремиться к нулю, т.е. в середине между погасанием ламп. В этом случае выполняется условие совпадения по фазе векторов напряжений сети и генератораи. Для более точного определения этого момента часто применяют нулевой вольтметр, имеющий растянутую шкалу в области нуля. После включения генератора в сеть дальнейшая синхронизация частоты его вращения происходит автоматически.

Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу вращающегося магнитного поля. В этих приборах при
стрелка вращается с частотой
в одну или другую сторону. При равенстве частот стрелка устанавливается на нуль, в этот момент и подключают генератор к сети.

На электростанции приборы синхронизации автоматические.

Часто используют метод самосинхронизации , при котором генератор подключают к сети при отсутствии возбуждения (обмотку возбуждения замыкают на активное сопротивление). При этом ротор разгоняют до частоты вращения, близкой к синхронной (2% скольжения допускается). Затем в обмотку возбуждения подают постоянный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. Но при этом методе в момент включения генератора возникает большой бросок тока, он не должен превышать 3,5
.

Регулирование активной мощности.

После включения генератора в сеть его напряжение становится равным напряжению сети U C . Относительно внешней нагрузки напряжения U и U C совпадают по фазе, а по контуру «генератор-сеть» находятся в противофазе, т.е.
.

При выполнении трех условий необходимых для синхронизации генератора, его ток после подключения машины к сети равен нулю.

Рассмотрим, как можно регулировать при работе генератора параллельно с сетью на примере неявнополюсного генератора.

Ток, проходящий по обмотке якоря неявнополюсного генератора можно определить из уравнения.

- из темы векторная диаграмма неявнополюсной машины

т.к.
, то силу токаможно изменить двумя способами –изменяя ЭДС по величине или по фазе .

Если к валу генератора приложить внешний момент, больший момента, необходимого для компенсации магнитных потерь мощности в стали и механических потерь, то ротор приобретает ускорение. Вследствие чего, вектор смещается относительно вектораU на некоторый угол θ в направлении вращения векторов. При этом возникает некоторая небалансная ЭДС
, приводящая к появлению тока.

Возникающую небалансную ЭДС покажем по векторной диаграмме.

Вектор тока отстает от вектора
на 90 0 , т.к. его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением
.

При работе в рассмотренном режиме генератор отдает в сеть активную мощность
и на вал его действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, поэтому частота вращения остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол θ нагрузки, а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть.

Если к валу ротора генератора приложить внешний тормозной момент, то вектор будет отставать от вектораU на угол θ.

При этом возникает небалансная ЭДС
и ток, вектор которого отстает от вектора ∆ E на 90 0 . Т.к. угол φ>90 0 , активная составляющая тока находится в противофазе с
. Следовательно, в рассмотренном режиме активная мощность
забирается из сети, и машина работаетдвигателем , создавая электромагнитный вращающийся момент, частота вращения ротора при этом снова остается неизменной.

Таким образом, для увеличения нагрузки генератора необходимо увеличить приложенный к его валу внешний момент (т.е. вращающийся момент первичного двигателя), а для уменьшения нагрузки – уменьшить этот момент . При изменении направления внешнего момента (если вал ротора не вращать, а тормозить) машина автоматически переходит в двигательный режим.

Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электрическую сеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого из установленных на ней генераторов), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачу производства и распределения электрической энергии. Таким образом, для синхронной машины, установленной на электрической станции или на каком-либо объекте, подключенном к энергосистеме, типичным является режим работы на сеть большой мощности, по сравнению с которой собственная мощность генератора является очень малой. В этом случае с большой степенью точности можно принять, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности т. е. что напряжение сети U c и ее частота f c являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора.

Включение генератора на параллельную работу с сетью

В рассматриваемом режиме необходимо обеспечить возможно меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети. В противном случае возможны срабатывание защиты поломка генератора или первичного двигателя. Ток в момент подключения генератора к сети будет равен нулю, если удастся обеспечить равенство мгновенных значений напряжений сети u с и генератора и г:

U cm sin (щ c t - б с ) = U гm sin (щ г - б г ).

На практике выполнение условия (6.27) сводится к выполнению трех равенств: значений напряжений сети и генератора U cm = U гm или U c = U г; частот щ c = щ г или f с = f г; их начальных фазб с = б г (совпадение по фазе векторов U c и U г). Кроме того, для трехфазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.

Совокупность операций, проводимых при подключении генератора к сети, называют синхронизацией. Практически при синхронизации генератора сначала устанавливают номинальную частоту вращения ротора, что обеспечивает приближенное равенство частот f с ? f г а затем, регулируя ток возбуждения, добиваются равенства напряжения U c = U г. Совпадение по фазе векторов напряжений сети и генератора (б с = б г) контролируется специальными приборами -- ламповым и стрелочными синхроноскопами .

Ламповые синхроноскопы применяют для синхронизации генераторов малой мощности, поэтому обычно их используют в лабораторной практике. Этот прибор представляет собой три лампы, включенные между фазами генератора и сети (рис. 6.32, а). На каждую лампу действует напряжение Дu = u с -- u г, которое при f с? f г изменяется с частотой Дf = f c - f г, называемойчастотой биений (рис. 6.32,б). В этом случае лампы мигают. При f с? f г разность Ди изменяется медленно, вследствие чего лампы постепенно загораются и погасают.

Схема подключения синхронного генератора к сети с помощью лампового синхроноскопа (а) и кривые изменения напряжений и с и и г перед включением генератора (б)

Обычно генератор подключают к сети в тот момент, когда разность напряжений Дu на короткое время становится близкой нулю, т. е. в середине периода погасания ламп. В этом случае выполняется условие совпадения по фазе векторов U c и U г. Для более точного определения этого момента часто применяют нулевой вольтметр, имеющий растянутую шкалу в области нуля. После включения генератора в сеть дальнейшая синхронизация частоты его вращения, т. е. обеспечение условия n 2 = n 1 , происходит автоматически.

Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу вращающегося магнитного поля. В этих приборах при f с? f г стрелка вращается с частотой, пропорциональной разности. частот f с - f г, в одну или другую сторону в зависимости от того, какая из этих частот больше. При f с = f г стрелка устанавливается на нуль; в этот момент и следует подключать генератор к сети. На электрических станциях обычно используют автоматические приборы для синхронизации генераторов без участия обслуживающего персонала.

Довольно часто применяют метод самосинхронизации, при котором генератор подключают к сети при отсутствии возбуждения (обмотка возбуждения замыкается на активное сопротивление). При этом ротор разгоняют до частоты вращения, близкой к синхронной (допускается скольжение до 2%), за счет вращающего момента первичного двигателя и асинхронного момента, обусловленного индуцированием тока в демпферной обмотке. После этого в обмотку возбуждения подают постоянный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. При методе самосинхронизации в момент включения генератора возникает сравнительно большой бросок тока, который не должен превышать 3,5I a ном.

Упрощенные векторные диаграммы неявнополюсного генератора при параллельной работе с сетью

Необходимость в этом приборе возникает при подключении генератора параллельно к сети переменного тока или к другому генератору. Этот процесс называется синхронизацией .

Чтобы включение прошло без вреда для генератора, добиваются одновременного выполнения трех условий:

Напряжения в сети и на генераторе совпадают по величине;
Частота генерации равна частоте напряжения в сети;
Угол сдвига фаз между напряжениями одноименных фаз сети и генератора равен нулю.

Напряжение на генераторе перед синхронизацией устанавливают равным напряжению сети при помощи контрольных вольтметров. Выходное напряжение регулируют изменением тока в роторе.

Для подгонки частоты генерации (fг) к величине частоты сети (fc) изменяют скорость вращения генератора. На электростанциях для этого регулируется количество пара (воды), подающегося на лопатки турбины.

С углом сдвига фаз намного сложнее. Точного равенства частоты генерации частоте сети добиться невозможно. Но, даже если выполнить это условие, равенства редко удается достичь. Процесс усложняется еще и тем, что для регулировки изменяется скорость вращения вала турбоагрегата. При многотонной массе валов промышленных аппаратов изменение скорости происходит с инерцией, которую трудно учесть.

В итоге после уравнивания частот все равно присутствует разность, называемая частотой скольжения :

Следствием частоты скольжения становится постоянное цикличное изменение угла между напряжениями сети и генератора от нуля до 360 градусов. Чем больше частота скольжения, тем быстрее изменяется угол, и наоборот.

Для визуального отображения угла между напряжениями сети и генератора нужен синхроноскоп . К нему подводятся напряжения одноименных фаз сети и генератора. Нулевое положение стрелки на нем происходит при угле, равным нулю, противоположное значение – при 180 градусах.

Стрелка синхроноскопа при синхронизации постоянно вращается. По направлению вращения определяют, больше частота генерации частоты в сети или меньше. В момент прохода стрелки через нулевое положение генератор включают в сеть.

Включение генератора в момент, когда стрелка показывает на 180 градусов, приводит к возникновению токов через обмотку статора, превышающих расчетный ток короткого замыкания . За время, пока подействует защита, этот ток успеет разрушить обмотку статора. Генератор придется отправить в капитальный ремонт.

Если генератор включить в сеть при меньших углах, но не равных нулю, через обмотку статора произойдет кратковременный бросок тока. Это тоже аварийный режим его работы. Повреждений обмотки не произойдет, но систематическое несинхронное включение агрегата в сеть со временем приведет к поломке. Поэтому несинхронное включение запрещено .

Колонка синхронизации

Для визуального контроля параметров при включении генераторов в сеть на Главном щите управления электростанций устанавливается колонка синхронизации. На ней размещаются приборы:

Вольтметр контроля напряжения в сети.
Вольтметр контроля напряжения на генераторе.
Частотомер сети.
Частотомер генератора.
Синхроноскоп.

Иногда на колонке дополнительно ставят контрольную лампу, включенную между одной из фаз сети и генератора. Лампа меняет яркость свечения одновременно с движением стрелки синхроноскопа. При угле между напряжениями, равном нулю, она гаснет, при 180 градусах – горит в полную яркость. На передвижных электростанциях такие лампы иногда устанавливаются на всех трех фазах совместно (или вместо) синхроноскопа.

Поскольку генераторов на станциях много, предусматривается возможность для их поочередного подключения к колонке синхронизации.

Автоматические синхронизаторы

Поскольку процесс синхронизации трудно контролировать вручную, он проводится в автоматическом режиме. Для этого на электростанциях устанавливаются приборы, называемые автосинхронизаторами.

Регулирование оборотов генератора в ручном режиме выполняется ключами, подающими импульс на регулирующее устройство. На тепловых электростанциях – это электродвигатель паровой задвижки на входе турбины. Кратковременно поворачивая ключ в положения «Больше» или «Меньше», оперативный персонал открывает или закрывает задвижку. Так обеспечивается регулировка оборотов турбины. Эту же операцию выполняет и автосинхронизатор, работающий в автоматическом режиме.

Как и к синхроноскопу, к нему подключены напряжения с выхода генератора и из сети. Он постоянно контролирует их величины и выдает импульс на включение только в момент выполнения условий, перечисленных в начале этой статьи. Но с одним отличием: команда на включение генератора в сеть выдается заблаговременно, с заданной при настройке синхронизатора задержкой.

Для чего она нужна? Дело в том, что выключатель, включающий генератор в сеть, характеризуется собственным временем включения . Оно небольшое (десятые доли секунды), но этого достаточно, чтобы за время срабатывания стрелка синхроноскопа успела уйти с нулевого положения. Поэтому в настройки синхронизатора и добавляется задержка по времени, называемая временем опережения. Для каждого типа выключателя (масляного, вакуумного, элегазового) она имеет разное значение.

Автосинхронизатор не включает генератор в сеть при частоте скольжения, равной нулю . Процесс регулировки оборотов турбины настолько не стабилен, что частота вращения в любой момент может измениться. Поэтому включение происходит при небольшой частоте скольжения, отличной от нуля.

Процесс синхронизации

Включение генераторов в сеть на электростанциях происходит так.

После выхода турбоагрегата на номинальные обороты управление им передается оперативному персоналу Главного щита управления. Персонал турбинного цеха после передачи управления не вмешивается в его работу.
По частотомерам на колонке синхронизации персонал уравнивает частоту генерации с частотой сети, изменяя скорость вращения турбины.
По вольтметрам на колонке синхронизации, изменяя ток в роторе, устанавливается напряжение на статоре генератора, равное напряжению сети. Выполняется это только после уравнивания частот, так как с изменением частоты изменяется и выходное напряжение статора.
Скорость вращения турбины изменяется в большую или меньшую сторону на величину, требуемую для нормальной работы автосинхронизатора.
Автосинхронизатор включается в работу. Анализируя величину частоты скольжения, от выдает импульсы на изменение оборотов турбины, добиваясь требуемой частоты ее вращения.
Подогнав величину скольжения, автосинхронизатор автоматически переключается в режим измерения угла между напряжениями и вычисляет момент, когда подать импульс на включение, чтобы оно произошло при его нулевом значении. Как только этот момент будет достигнут, происходит включение выключателя.

Процесс отличается на разных электростанциях и при применении различных типов синхронизаторов. Они, как и устройства релейной защиты, прошли три стадии развития.

В том случае, когда мощность потребителя становится больше номинальной мощности работающего генератора, параллельно ему включают другой генератор.

Для включения синхронного генератора на параллельную работу с электрической сетью или другим, уже работающим синхронным генератором необходимо выполнить следующие условия:

напряжение подключаемой машины должно быть равно напряжению сети или работающей машины;

частота подключаемого генератора должна быть равна частоте сети;

напряжения всех фаз подключаемой машины должны быть противоположны (по фазе) напряжениям соответствующих фаз сети или работающей машины;

для подключения на параллельную работу трехфазного синхронного генератора необходимо также обеспечить одинаковое чередование фаз подключаемой машины и сети.

Подготовку к включению на параллельную работу синхронного генератора ведут следующим образом. Приводят во вращение первичный двигатель и регулируют его скорость вращения так, чтобы она была примерно равна номинальной. Затем возбуждают генератор и, следя за показаниями вольтметра, подключенного к зажимам статора, регулируют напряжение машины при помощи реостата в цепи возбуждения до тех пор, пока оно не станет равным напряжению сети. Воздействуя на регулятор первичного двигателя и наблюдая за показаниями частотомера, устанавливают более точно скорость машины так, чтобы частота генератора была равна частоте сети. Тем самым первое и второе условия для включения на параллельную работу будут выполнены.

Для выполнения третьего условия служат фазные лампы. Последние включаются по двум схемам: на потухание (рис. 282, а) и на вращение света (рис. 282, б). Лампы, включенные по схеме а, при одинаковом чередовании фаз сети и машины будут сначала быстро и одновременно мигать, затем мигание их становится все реже и реже, и когда лампы медленно погаснут, нужно включить рубильник генератора.

Для более точного определения момента включения рубильника часто применяют так называемый нулевой вольтметр, имеющий двустороннюю шкалу.

При одинаковом чередовании фаз сети и машины лампы, включенные по схеме б, будут мигать поочередно, и если их расположить по кругу, то получится впечатление вращающегося света. Генератор нужно включить в момент, когда лампы, включенные накрест (между фазами А и В), загорятся полным накалом, а третья лампа погаснет.

При неодинаковом порядке чередования фаз лампы, включенные по схеме а, дадут вращение света, а по схеме б будут одновременно загораться и потухать. Для изменения порядка чередования фаз машины два любых ее провода, подходящие к рубильнику, нужно поменять местами.

Включение фазных ламп высоковольтных генераторов осуществляется через измерительные трансформаторы напряжения. Чередование фаз машины можно также определить, пользуясь особым прибором - фазоуказателем, представляющим собой небольшой асинхронный двигатель. Направление вращения диска фазоуказателя показывает порядок чередования фаз.

На современных электростанциях момент включения синхронных генераторов на параллельную работу определяется с помощью специального прибора - синхроноскопа.

Процесс подготовки генератора для включения его на параллельную работу называется синхронизацией.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ
Рубрика (тематическая категория)	Авто

Особенности работы генератора на сеть большой мощности. Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электрическую сеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого из установленных на ней генераторов), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачу производства и распределения электрической энергии. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, для синхронной машины, установленной на электрической станции или на каком-либо объекте, подключенном к энергосистеме, типичным является режим работы на сеть большой мощности, по сравнению с которой собственная мощность генератора является очень малой. В этом случае с большой степенью точности можно принять, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности т. е. чтонапряжение сети U c и ее частота f c являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора.

Включение генератора на параллельную работу с сетью. В рассматриваемом режиме крайне важно обеспечить возможно меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети. В противном случае возможны срабатывание защиты поломка генератора или первичного двигателя.

Ток в момент подключения генератора к сети будет равен нулю, в случае если удастся обеспечить равенство мгновенных значений напряжений сети u с и генератора и г:

U cm sin (ω c t - α с) = U гm sin (ω г - α г ).

На практике выполнение условия (6.27) сводится к выполнению трех равенств: значений напряжений сети и генератора U cm = U гm или U c = U г; частот ω c = ω г или f с = f г; их начальных фазα с = α г (совпадение по фазе векторов Ú c и Ú г). Вместе с тем, для трехфазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.

Совокупность операций, проводимых при подключении генератора к сети, называют синхронизацией. Практически при синхронизации генератора сначала устанавливают номинальную частоту вращения ротора, что обеспечивает приближенное равенство частот f с ≈ f г а затем, регулируя ток возбуждения, добиваются равенства напряжения U c = U г. Совпадение по фазе векторов напряжений сети и генератора (α с = α г) контролируется специальными приборами - ламповым и стрелочными синхроноскопами .

Ламповые синхроноскопы применяют для синхронизации генераторов малой мощности, в связи с этим обычно их используют в лабораторной практике. Этот прибор представляет собой три лампы, включенные между фазами генератора и сети (рис. 6.32, а). На каждую лампу действует напряжение Δu = u с - u г, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ при f с ≠ f г изменяется с частотой Δf = f c - f г, называемойчастотой биений (рис. 6.32,б). В этом случае лампы мигают. При f с ≈ f г разность Δи изменяется медленно, вследствие чего лампы постепенно загораются и погасают.

Обычно генератор подключают к сети в тот момент, когда разность напряжений Δu на короткое время становится близкой нулю, т. е. в середине периода погасания ламп. В этом случае выполняется условие совпадения по фазе векторов Ú c и Ú г. Для более точного определения этого момента часто применяют нулевой вольтметр, имеющий растянутую шкалу в области нуля. После включения генератора в сеть дальнейшая синхронизация частоты его вращения, т. е. обеспечение условия n 2 = n 1 , происходит автоматически.

Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу вращающегося магнитного поля. В этих приборах при f с ≠ f г стрелка вращается с частотой, пропорциональной разности. частот f с - f г, в одну или другую сторону исходя из того, какая из этих частот больше. При f с = f г стрелка устанавливается на нуль; в данный момент и следует подключать генератор к сети. На электрических станциях обычно используют автоматические приборы для синхронизации генераторов без участия обслуживающего персонала.

в демпферной обмотке. После этого в обмотку возбуждения подают постоянный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. При методе самосинхронизации в момент включения генератора возникает сравнительно большой бросок тока, который не должен превышать 3,5I a ном.

Регулирование активной мощности. После включения генератора в сеть его напряжение U становится равным напряжению сети U c . Относительно внешней нагрузки напряжения U и U c совпадают по фазе, а по контуру ʼʼгенератор - сетьʼʼ находятся в противофазе, т. е. Ú = - Ú c (рис. 6.33, а). При точном выполнении указанных трех условий, необходимых для синхронизации генератора, его ток I a после подключения машины к сети равняется нулю. Рассмотрим, какими способами можно регулировать ток I a при работе генератора параллельно с сетью на примере неявнополюсного генератора.

Ток, проходящий по обмотке якоря неявнополюсного генератора, можно определить из уравнения (6.23)

Í a = (É 0 - Ú)/(jX сн) = -j(É 0 - Ú)/X сн.

Так как U = U c = const, то силу тока I а можно изменять только двумя способами - изменяя ЭДС Е 0 по величине или по фазе. В случае если к валу генератора приложить внешний момент, больший момента͵ крайне важно го для компенсации магнитных потерь мощности в стали и механических потерь, то ротор приобретает ускорение, вследствие чего вектор É 0 смещается относительно вектора Ú на некоторый угол θ в направлении вращения векторов (рис. 6.33,б ). При этом возникает некоторая небалансная ЭДС ΔЕ , приводящая согласно (6.28) к появлению тока I а. Возникающую небалансную ЭДС ΔÉ = É 0 - Ú = É 0 + Ú c = jÍ a X сн можно показать на векторной диаграмме (рис. 6.33, б). Вектор тока I а отстает от вектора ΔЕ на 90°, поскольку его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением X сн.

При работе в рассматриваемом режиме генератор отдает в сеть активную мощность

Р = mUI a cos φ и на вал его действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, вследствие чего частота вращения ротора остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол θ , а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть.

В случае если к валу ротора приложить внешний тормозной момент, то вектор É 0 будет отставать от вектора напряжения Ú на угол θ (рис. 6.33, в ). При этом возникают небалансная ЭДС ΔÉ и ток Í a , вектор которого отстает от вектора ΔÉ на 90°. Так как угол φ > 90°, активная составляющая тока находится в противофазе с напряжением генератора. Следовательно, в рассматриваемом режиме активная мощность Р = mUI a cos φ забирается из сети, и машина работает двигателем, создавая электромагнитный вращающий момент, который уравновешивает внешний тормозной момент; частота вращения ротора при этом снова остается неизменной.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, для увеличения нагрузки генератора крайне важно увеличивать приложенный кего валу внешний момент (т. е. вращающий момент первичного двигателя), а для уменьшения нагрузки - уменьшать данный момент. При изменении направления внешнего момента (если вал ротора не вращать, а тормозить) машина автоматически переходит из генераторного в двигательный режим.

Регулирование реактивной мощности. В случае если в машине, подключенной к сети и работающей в режиме холостого хода (рис. 6.34, а), увеличить ток возбуждения I в, то возрастет ЭДС Е 0 (рис. 6.34, б ),возникнет небалансная ЭДС ΔÉ = - jI а X сн и по обмотке якоря будет проходить ток I а, который согласно (6.28) определяется только индуктивным сопротивлением Х сн машины. Следовательно, ток Í a реактивный: он отстает по фазе от напряжения Ú на угол 90° или опережает на тот же угол напряжение сети Ú c . При уменьшении тока возбуждения ток Í a изменяет свое направление: он опережает на 90° напряжение Ú (рис. 6.34, в ) и отстает на 90° от напряжения Ú c .Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока I а, т. е. реактивная мощность машины Q. Активная составляющая тока I а в рассматриваемых случаях равна нулю. Следовательно, активная мощность Р = 0, и машина работает в режиме холостого хода.

При работе машины под нагрузкой создаются те же условия: при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока I а, т. е. реактивная мощность машины Q. Режим возбуждения синхронной машины с током I в.п, при

котором реактивная составляющая тока I а равна нулю, называют режимом полного или нормального возбуждения. В случае если ток возбуждения I в больше тока I в.п, при котором имеется режим полного возбуждения, то ток I а содержит отстающую от U реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом перевозбуждения. В случае если ток возбуждения I в меньше тока I в.п, то ток I а содержит реактивную составляющую, опережающую напряжение U , что соответствует активно-емкостной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом недовозбуждения.

Перевозбужденная синхронная машина, работающая в режиме холостого хода, относительно сети эквивалентна емкости. Машину, специально предназначенную для работы в таком режиме, называют синхронным компенсатором и используют для повышения коэффициента мощности электрических установок и стабилизации напряжения в электрических сетях. Недовозбужденная синхронная машина, работающая в режиме холостого хода, относительно сети эквивалентна индуктивности.

Возникновение реактивной составляющей тока I а физически объясняется тем, что при работе синхронной машины на сеть бесконечно большой мощности суммарный магнитный поток сцепленный с каждой из фаз, ΣФ = Ф рез + Ф σ = Ф в + Ф а + Ф σ не зависит от тока возбуждения и при всех условиях остается неизменным, так как

Ú = É 0 + É а + É σа = - Ú c = const.

Следовательно, в случае если ток возбуждения I в больше тока, требуемого для полного возбуждения, то возникает отстающая составляющая тока I а, которая создает размагничивающий поток реакции якоря Ф а; если ток I в меньше тока, крайне важно го для полного возбуждения, то возникает опережающая составляющая тока I а , которая создает подмагничивающий поток реакции якоря Ф а . Во всех случаях суммарный поток машины ΣФ автоматически поддерживается неизменным.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ" 2017, 2018.