Напряжение генераторов

Из-за снижения ЭДС напряжение генератора параллельного возбуждения уменьшается при увеличении нагрузки в большей степени, чем у генератора независимого возбуждения. Это является одним из его недостатков. Обычно

9.9.3. Регулировочная характеристика. Если необходимо поддержать напряжение генератора, следует с помощью реостата гр изменять ток /„ в соответствии с регулировочной характеристикой, изображенной на 9.21.

Внешние характеристики синхронного генератора при активной (ф = 0), активно-индуктивной (ф > 0) и активно-емкостной (ф <0) нагрузках приведены на 11.6. Они являются наглядной иллюстрацией того, что говорилось в § 11.4 о влиянии характера нагрузки на напряжение генератора.

где Ux — напряжение генератора при холостом ходе (/ = 0), рав-482

При вращении выводы генератора подключаются к виткам / и 2 через неподвижные щетки, расположенные в вертикальной плоскости, и коллектор так, что за один оборот коллектора его пластины 3, 4, 1, 2, 3 последовательно контактируют со щеткой а, а пластины 7, 2, 3, 4, 1 — со щеткой Ь. Следовательно, напряжение между щетками а и Ъ, т. е. напряжение генератора постоянного тока, будет изменяться в соответствии с временно'й последовательностью их контактирования с пластинами коллектора; uah = «Зь "„{, = "42, uaf, ~ ч\ з, и ь = г/24, Uab ~ Мз1 (Рис- 1^.9, б, сплошная тонкая линия), где u3i = ~Ut3 =

но, и знак ЭДС, индуктируемой им в этом витке, е\ =^dФt/dt = = —Emcosajt; во-вторых, за один оборот коллектора со щеткой а будут последовательно контактировать пластины 3, 2, 1, 4, 3, л со щеткой Ь — пластины 1, 4, 3, 2, 1. В соответствии с временной последовательностью контактирования коллектора со щетками будет изменяться и напряжение генератора постоянного тока: uah = м3ь "с? = «24, и /, ~ «is, « ь = «42, и ь ~ «si ( 13.9, б, штриховая линия), где «is =е\ - Е coscof; M3i = ~«i3 =Emcoswt; u-i^-^г =?

Применение ферромагнитного якоря и полюсных наконечников позволяет получать равномерное распределение индукции В в воздушном зазоре 5 машины ( 13.10) и таким образом уменьшать пульсацию напряжения генератора. Если витки 1 и 2 генератора постоянного тока ( 13.9, а) расположить в пазах якоря, вращающегося в магнитном поле главных полюсов с полюсными наконечниками, то напряжение генератора ( 13.9, в) меньше пульсирует, чем при вращении этих витков в однородном магнитном поле ( 13.9, б) .

При независимом возбуждении цепь возбуждения и цепь якоря генератора электрически разделены ( 13.22), благодаря чему ток возбуждения не зависит от напряжения генератора, а следовательно, от нагрузки. Это дает возможность регулировать магнитный поток, а вместе с ним и напряжение генератора в очень широких пределах. Для такой регулировки в цепь возбуждения вводится регулировочный реостат г . Схема включения и конструкция реостата должны предупреждать возможность внезапного прерывания тока возбуждения, например при отключении источника питания /;'в, так как обмотка возбуждения обладает значительной индуктивностью, вследствие чего размыкание ее цени может сопровождаться возникновением большой ЭДС само-

Таким образом, характеристика холостого хода имеет форму петли,, что является естественным следствием гистерезиса (см. 7.5, в) магнитной цепи машины, главным образом массивной станины. Наклон характеристики холостого хода в верхней ее части заметно уменьшается из-за насыщения магнитной цепи машины. В большинстве случаев генераторы постоянного тока работают в условиях, соответствующих насыщенной части характеристики. Благодаря насыщению напряжение генератора остается более постоянным при изменениях нагрузки, так как ослабляется влияние реакции якоря на ЭДС машины.

Если увеличивать ток якоря сверх номинального значения, то напряжение генератора станет дальше понижаться, а машина будет работать уже в условиях перегрузки. Ее обмотка якоря, щетки и коллектор значительно нагреваются, и под щетками начинается сильное искрение.

Напряжение генератора ( 13.31) сначала возрастает с увеличением ток:: якоря. Затем вид характеристики начинает изменяться из-за магнитного насыщения (ЭДС якоря перестает увеличиваться, в то время как продолжает возрастать падение напряжения на активном сопротивлении якоря) и размагничивающего действия реакции якоря. В результате напряжение генератора при дальнейшем возрастании нагрузки уменьшается. Из-за непостоянства напряжения генераторы с последовательным возбуждением применяются лишь в немногих специальных случаях.

Работа асинхронных двигателей, трансформаторов и других устройств переменного тока, обладающих индуктивным сопротивлением, сопровождается процессом непрерывного изменения возникающего в них магнитного потока. При всяком изменении магнитного потока в цепи этих устройств возникает э. д. с. самоиндукции, противодействующая изменению магнитного, потока. Поэтому напряжение генераторов переменного тока, установленных на электростанциях, содержит составляющую, которая в каждый момент времени компенсирует противодействие э. д. с. самоиндукции. Следовательно, и мгновенное значение мощности генератора всегда имеет такую составляющую, которая обусловлена противодействием э.д. с. самоиндукции. Эта составляющая мгновенной мощности генератора называется реактивной мощностью.

Напряжение генераторов электростанций составляет 6 — 20 кВ. Поэтому потребители, расположенные вблизи электростанции, .получают питание при генераторном напряжении. Для питания отдаленных потребителей рядом с электростанцией сооружают повышающую подстанцию. От нее по проводам ЛЭП электроэнергию передают на районную понизительную подстанцию, откуда со-

Если напряжение генераторов отличается от 6 кВ, то используются трансформаторы. На крупных электростанциях типа КЭС и АЭС ограничение токов КЗ выполняется ТСН с расщепленными обмотками НН, если требуемая номинальная мощность рабочих или резервных трансформаторов составляет 25 MB-А и более. Увеличением напряжения КЗ ТСН обеспечивается дальнейшее снижение уровней токов КЗ, но при этом ухудшаются условия обеспечения успешного самозапуска электродвигателей механизмов с. н. электростанции. Для устранения этого противоречия целесообразно применение управляемых токоограничивающих устройств [31 ], которые в нормальном режиме работы и в режиме самозапуска имеют минимальное индуктивное сопротивление (д:р-»0), а в режиме КЗ в системе с. н. сопротивление устройства возрастает до требуемого значения.

Напряжение генераторов ТЭЦ 6,3 или 10,5 кВ может совпадать с напряжением электродвигателей, что исключает применение трансформаторов с. н., которые заменяют в этом случае реакторами. При генераторном напряжении 6,3 кВ на ТЭЦ для электроснабжения мощных электродвигателей применяется напряжение 6 кВ, а для электродвигателей мощностью 200 кВт и менее устанавливаются трансформаторы напряжением 6/0.4 кВ мощностью до 1000 кВ • А. При генераторном напряжении 10,5 кВ на ТЭЦ выбор напряжения 6 или 3 кВ требует технико-экономического обоснования.

4.1.25. В табл. 4.2 приведены результаты расчета магнитной цепи трех явнополюсных синхронных генераторов номинальной мощностью Р^ — = 12 кВт, /#) = 20 кВт, Р&) = 75 кВт. Номинальное линейное напряжение генераторов С/„.л = 400 В. Обмотки статора соединены в звезду. Число витков на полюс обмотки возбуждения wy> = 99, н42^ = 89, w^ = 122. Определить ток возбуждения, соответствующий номинальному напряжению при холостом ходе. Построить характеристики холостого хода в абсолютных и относительных единицах.

и потребители электроэнергии] — электрической системой. В качестве примера на 3.1 приведена схема электроэнергетической системы. Если напряжение генераторов теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) составляет 6—20 кВ, то экономически целесообразно снабжать электроэнергией на указанном напряжении потребителей, расположенных вблизи такой ТЭЦ. Для электроснабжения потребителей, удаленных на значительные расстояния, и для связи ТЭЦ с энергетической системой применяют напряжения выше генераторного. С этой целью на ТЭЦ (гидростанциях ГЭС-1 и ГЭС-2 и тепловых районных электростанциях ГРЭС-1 и ГРЭС-2) устанавливают трансформаторы для повышения генераторного напряжения до 110—150 кВ. Трансформаторные районные подстанции п/ст! — п/ст4 и узловые распределительные подстанции УРП1—УРП4 предназначены для преобразования напряжения и связи отдельных частей системы и питания мощных потребителей, а трансформаторные подстанции ТП — для питания потребителей меньшей мощности, расположенных вблизи районных подстанций.

Общие сведения. При параллельной работе напряжение генераторов подается на общие шины ( XI 1.17, а). Ток нагрузки делится между генераторами, в результате чего мощность нагрузки равна суммарной мощности всех параллельно работающих генераторов. На электростанции обычно имеется несколько генераторов. При увеличении нагрузки на параллельную работу включают большее их число, при уменьшении — некоторые отключают. Кроме того, в современных мощных энергетических системах отдельные электрические станции работают параллельно, что значительно повышает надежность системы и дает возможность удобно распределять нагрузку между станциями

Турбогенераторы. Промышленность поставляет двухполюсные турбогенераторы мощностью 2,5; 4; 6; 12; 30; 50; 60 (63); 100; 150 (160); 200; 300; 500; 800; 1200 МВт. Номинальное напряжение генераторов принимается от 6,3 до 24 кВ, номинальный ток от 0,35 до 32 кА, коэффициент мощности от 0,8 до 0,9, к. п. д. от 95,8 до 99,03; масса ротора от 3,5 до 100 т, общая масса турбогенератора без возбудителя и фундаментных плит от 16 до 600 т.

Генераторы линейно изменяющегося напряжения делят на генераторы линейно нарастающего, линейно падающего и треугольного напряжения. Выходное напряжение генераторов линейно нарастающего напряжения возрастает во время прямого хода (см. § 1.1) по закону, близкому к линейному, а во время обратного хода убывает по закону, в общем случае отличному от линейного, например экспоненциальному. Форма выходного напряжения таких генераторов соответствует 1.3. Выходное напряжение генераторов линейно падающего напряжения во время прямого хода убывает. Выходное напряжение генератора треугольного напряжения изменяется по линейному закону как при прямом, так и при обратном ходе.

генератора, обычно составляющие 10 % фиксированной частоты. Напряжение генераторов подают на два входа преобразователя частоты Яр,

Турбогенераторы. Промышленность поставляет двухполюсные турбогенераторы мощностью 2,5; 4; 6; 12- 30; 50; 60 (63); 100; 150 (160); 200; 300; 500; 800; 1200 МВт. Номинальное напряжение генераторов принимается от 6,3 до 24 кВ, коэффициент мощности от 0,8 до 0,9. При этом номинальный ток составляет от 0,35 до 32 кА, КПД от 95,8