Синхронды генераторлар

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС №2

Синхронды генераторлар

Тапсырма 1.4. Номиналды қуаты Р_ном және номиналды (фазалық) кернеуі U_1ф.ном үшфазалы синхронды генератор cosφ_ном=0,8 (индуктивті) қуаттар коэффициентімен жұмыс жасайды. Статордың фазалық орамасынан х₁ индуктивті кедергі шашырайды (кесте 1.3); ОКЗ қысқа тұйықталудың қанынасы, айнымалы тоқ жиілігі 50 Гц.

ЭҚК тәжірибелік диаграммасын тұрғызып, ол бойынша жүктемені босатқан кездегі генератордың номинал кернеуінің өзгерісін анықтау қажет. Статор орамасы фазасындағы активті кедергіні ескермеуге болады. Генератордың бос жүрістегі сипаттамасы қалыпты.

Кесте 1.3

Параметрлер	Нұсқалар
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U1ном, B	400	230	230	400	400	400	400	230	230	230
ОКЗ	1,4	1,2	1,3	1,1	1,4	1,1	1,2	1,3	1,2	1,4
х1, Ом	0,2	0,32	0,45	0,32	0,28	0,25	0,18	0,32	0,32	0,18

Шешімі:

1. Статордың номиналды тоғы:

2. Индуктивті кернеу түсуі:

немесе салыстырмалы бірлікте:

3. ЭҚК практикалық диаграммасын тұрғызу (сурет 1.4).

3.1. Келесі мәліметтер бойынша, салыстырмалы бірлікте бос жүрістің қалыпты сипаттамасын тұрғызамыз:

, В	0,58	1,0	1,21	1,33	1,40	1,46	1,51
, А	0,5	0,1	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5

мұндағы

;

.

Сурет 1.4. Синхронды генератордың ЭҚК тәжірибелік диаграммасы

Мұнда Е₀ –генератордың негізгі ЭҚК; I_в –бос жүріс режимдегі генератордың қоздыру тоғы; I_в0.ном –бос жүріс режиміндегі генератордың негізгі ЭҚК Е₀ сәйкес қоздыру тоғы.

3.2. Осы координата өсінде (сурет 1.4) салыстырмалы бірлікте қысқа тұйықталу сипаттамасын , мұнда

Түрі турасызықты қысқа тұйықталудың сипаттамасын екі нүкте бойынша тұрғызамыз: О нүктесі –координата өсінің басы және және координатадағы К нүктесі.

тоғы генератордың номиналды жүктеме тоғына сәйкес келетін қоздыру тоғы, ОКЗ=1,4 пайдаланып, оның шамасын анықтаймыз,

осыдан

3.3. Ордината өсіне векторды және бұрышпен статор тоғының бағытын тура сызықпен жүргіземіз –тұрғызамыз.

3.4. кернеу векторының соңынан 90⁰ бұрышпен статор тоғының бағытына таралатын ЭҚК векторды жүргіземіз (индуктивті кернеу түсу)

3.5. О координатасының бастапқы өсін векторының соңымен қосып, жүктелген генератордың ЭҚК векторын аламыз:

3.6. Бос жүріс сипаттамасына вектордың соңын салып, кесіндіні аламыз, оны обцисса өсіне салып, жүктелген генератордың ЭҚК мәніне сәйкес қоздыру тоғының шамасын анықтаймыз.

3.7. Шашыраған (рассеяния) ЭҚК-ті компенсациялайтын қоздыру тоғының шамасын анықтаймыз, осы мақсатта ордината өсінің О нүктесінде векторды тұрғызамыз, алынған Н нүктені бос жүріс сипаттамасына, содан кейін, абцисса өсіне салып, қоздыру тоғының және шашыраған эквивалентті ЭҚК-ің мәндерін аламыз.

3.8. Синхронды генератор жүктемесіз жұмыс жасаған кезде (бос жүріс сипаттамасы), оның негізгі ЭҚК мәні жүктеме кезіндегі ЭҚК-ке қарағанда бойлық ось бойынша якорь реакциясының ЭҚК-нің шамасына көп болады, яғни

есептеу үшін, якорь реакциясының бойлық-магнитсіздендіру әсеріне сәйкес қоздыру тоғын анықтаймыз. шамасы абцисса өсіндегі кесіндісімен анықталады: .

3.9. D нүктесінен

бұрышпен тік сызығына векторын тұрғызамыз. Содан кейін О нүктесінен ОМ радиуспен N нүктесіне абцисса өсін қиғанша доға саламыз. Алынған кескін генератордың негізгі ЭҚК-не сәйкес қоздыру тоғын көрсетеді:

3.10. Нәтижесінде, жүктемені босатқан кездегі кернеудің номиналды өзгерісін анықтаймыз:

немесе 30 %.

Тапсырма 1.5. Номиналды қуаты S_ном =640кВА және полюстер саны 2р=12 айқындалған полюсті үшфазалы синхронды генератор жиілігі f₁=50 Гц, кернеуі U₁=6000В желіге параллель жұмысқа қосылған. Генератор статорының ұзындығы l₁=0,52 м және диаметрі D₁=0,8; ауалық саңылаудағы магниттік индукциясы В_δ=0,88, статор өзекшесінің болатпен толықтыру коэффициенті k_c=0,95. Статордың фазалық орамалары k_об1=0,92 тең орамалық коэффициенті бар бірізбен жалғанған орам саны w₁=420. Статордың фазалық орамалары «жұлдызша» жалғанылған. Генератордың синхронды индуктивті кедергісі: бойлық ось бойынша х_d=89 Ом, көлденең ось бойынша х_q=41,4 Ом. Аталған параметрлердің мәндері 1.4 кестеде келтірілген.

Генератордың роторына әсер ететін негізгі М_осн, реактивті М_р және қорытқы М=М_осн+М_p тежегіш моменттерді анықтап, осы моменттердің бұрышқа θ тәуелді функциялардың графиктерін тұрғызу қажет; номиналды жүктеме режимі θ_ном=16,5^о жүктеме бұрышына сәйкес келген кездегі генератордың асқын жүктелу қабілетін есептеу қажет.

Шешімі:

1. Генератордың фазалық кернеуі:

2. Полюстік бөлу:

3. Негізгі магниттік ағын:

4. Генератордың негізгі ЭҚК:

5. Синхронды бұрыштық айналу жиілігі:

немесе

6. Генератордың негізгі электрмагнитті моментінің максималды мәні (θ=90^о):

7. Генератордың максималды реактивті момент мәні:

8. Негізгі моменттің есептеу нәтижесі:

реактивті моментің:

қорытқы моменттің:

бірқатар мәні үшін жүктеме бұрыштары θ 1.5 кестеде көрсетілен.

Кесте 1.5

Параметр	Параметрдің мәні
θ, град.	20	30	45	60	70	90
sinθ	0,342	0,5	0,707	0,866	0,94	1,0
Mосн, Н∙м	3803	5560	7861	9629	10452	11120
sin2θ	0,643	0,866	1,0	0,866	0,643	0
Mр, Н∙м	2883	3883	4484	3883	2883	0
M, Н∙м	6686	9443	12345	13512	13335	11120

9. Максималды қорытқы моментіне сәйкес жүктеме бұрышының критикалық мәні θ_кр:

;

осыдан

мұнда

θ_кр=59^o бұрышына сәйкес келетін моменттер:

10. Есептеу нәтижесі бойынша айқындалған полюсті синхронды генератордың бұрыштық сипаттамалары тұрғызылады (1.5 сурет).

Қорытқы моменттің М=f(θ) сипаттамасы бойынша θ_ном=16,5^o кезіндегі номиналды режим моментін анықтаймыз: М_ном=5600 Н∙м, сәйкесінше, генератордың асқын жүктелі қабілеттілігі М_max/М_ном=13490/5600=2,4-ке тең.

Сурет 1.5. Синхронды генератордың бұрыштық сипаттамасы

Тапсырма 1.6. Қуаты S_ном=500 кВА үшфазалы синхронды генератор кернеуі U_с=0,4кВ желімен, салыстырмалы бірлікте тұрғызылған U-тәрізді сипаттаманың I_1*=0,6 және I_в*=1,9 нүкте координаталары режимінде, параллель жұмыс жасайды (сурет 1.6).

Анықтау қажет: статор тізбегіндегі тоқ күшін I₁ және оның активті және реактивті құраушыларын; генератордың желіге беретін қуатын қуатын S_Г және оның активті және реактивті құраушыларын; генератордың қуаттар коэффициентін cosφ_Г. Нұсқа бойынша тапсырманы орындау үшін параметрлері 1.6-шы кестеде берілген.

Кесте 1.6

Параметр	Нұсқалар
	1	2	3	4	5	6
Sном, кВА	400	600	800	1000	1300	2000	300	500	900	1200
Uс,кВ	0,4	6,3	6,3	6,3	10,5	10,5	0,4	6,3	10,5	0,4
I1*	0,8	0,6	0,88	0,8	0,5	0,6	0,8	0,6	0,8	0,8
Iв*	1,9	1,8	2,0	2,0	1,4	1,9	1,15	1,8	1,9	2,0

Сұрақтарға жауап беру қажет:

1. Қай жағдайда желіге параллель жұмысқа қосылған синхронды генератордың жұмысы дұрыс болады, аса қозумен бе, әлде жете қозбауымен бе?

2. Неліктен генератордың активті қуатының артуымен қоздыру тоғының мәні cosφ_Г=1-ге сәйкесінше артады?

Сурет 1.6. Желіге параллель жұмысқа қосылған

үшфазалы генератордың U-тәрізді сипаттамалары

Шешімі:

1. Статордағы номиналды тоқ:

2. Синхронды генератордың U-тәрізді сипаттамасынан, I_1*=0,6 және I_в*=1,9 координаталары берілген нүкте режимінде, генератордың жұмысы активті жүктеме кезіндегі сипаттамамен анықталатынын көреміз; генератордың статор тізбегіндегі тоқ:

3. Статордың активті құраушысы ордината бойынша 0,2Р_ном сипаттамасындағы қоздыру тоғына сәйкес анықталады:

4. Генератордың қуаттар коэффициенті:

5. Генератордың аса қозуға (I_в*=1,9) әкелетін реактивті (индуктивті) тоғы:

6. Генератор жүктемесінің толық қуаты:

7. Генератор жүктемесінің активті құраушысы:

8. Генератор жүктемесінің реактивті құраушысы:

9. cosφ_Г=1, яғни I₁=I_1a=159 A статор тоғына сәйкес қоздыру тоғын сипаттама бойынша анықтағанда I_в*=1,1 тең.

Тапсырма 1.7. Желімен параллель жұмыс істейтін синхронды генератордың U-тәрізді сипаттамасын I_в*=f(P_*) (сурет 1.6) пайдаланып, қуаттар коэффициенті өзгеріссіз cosφ_Г=const=0,7 болған кездегі генератордың реттеу сипаттамасын тұрғызу қажет.

Нұсқалар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
cosφГ	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	0,65	0,73	0,77	0,83	0,92

Кесте 1.7

Р*	I1а*	I1*	Жете қозбауы Iв*1	Аса қозуы Iв*2
0,2	0,22	0,31	0,75	1,25
0,4	0,4	0,58	0,53	1,52
0,6	0,58	0,83	0,52	2,2
0,8	0,72	1,02	-	2,8

Шешімі:

1. Генератордың қуаттар коэффициенті, cosφ_Г=1 қуаттар коэффициентіне сәйкес статордың активті құраушы тоғының статордың толық тоғына қатынасымен анықталады:

қуаттар коэффициентінің берілген мәні кезіндегі статор тоғы:

2. Статордың активті құраушы тоғының I_1a* беріленген мәндерімен статордың толық тоқ мәндерін I_1* сәйкесінше анықтаймыз:

және әр осы мәндер үшін U-тәрізді сипаттамасы бойынша қоздыру тоғының I_в* екі мәнін анықтаймыз –біріншісі I_в*1 генератордың жете қозбаған режимі үшін, ал екіншісі – I_в*2 аса қозған режим үшін. Барлық алынған нәтижелерді 1.7-і кестеге толықтырамыз.

Сурет 1.7. Синхронды генератордың реттеу сипаттамалары

3. 1.7-ші кесте мәндері бойынша екі реттеу сипаттамасын тұрғызамыз (сурет 1.7):

-жете қозбаған режим үшін I_в*1=f(P_*) (1 график);

-аса қозған режим үшін I_в*2=f(P_*) (2 график).