Схема включения и принцип работы синхронного генератора

Строительные машины и оборудование, справочник

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:

Дополнительные материалы по теме:

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.

Эквивалентная схема синхронного генератора

Привет, друзья! Надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке 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 другое — статора. Поле в роторе создает вращающееся магнитное поле в обмотках статора или якоря. Напряжение, индуцируемое на статоре, также называют внутренним генерируемым напряжением (E _А ).

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

Содержание

Эквивалентная схема синхронного генератора

• Напряжение (E _A ) представляет собой напряжение, создаваемое на одной фазе 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, которые объясняют, почему внутренне генерируемое напряжение не похоже на фазное напряжение (В _ø ).
  • Конструкция (форма) явнополюсного ротора.
  • Самоиндукция обмоток статора (якоря).
  • Реакция якоря.
  • Сопротивление обмотки якоря.

Что такое реакция якоря

• Мы изучаем, что существует 4 основных факта, влияющих на внутреннее напряжение синхронного генератора. Реакция якоря является основным фактором, в значительной степени влияющим на напряжение, которое мы подробно обсудим.
• При вращении ротора генератора поле постоянного напряжения на роторе создавало напряжение (E _A ) в якорной обмотке статора.
• Если к выходным клеммам генератора подключена нагрузка, то ток будет протекать через обмотки якоря статора.
• Этот ток будет иметь свое отдельное поле, это поле будет взаимодействовать с полем ротора и влиять на внутреннее генерируемое напряжение (E _A ). Это явление называется Реакция якоря.
• Чтобы изучить реакцию якоря, вы можете увидеть на данной схеме ротор, который имеет 2 полюса и вращается в трехфазном статоре.
• На статоре не подключена нагрузка. Поле ротора B _R создает внутреннее напряжение E _A на статоре.
• Поскольку к генератору не подключена нагрузка, не будет тока якоря и E _A будет равно V _ø .
• На данной схеме показана сборка холостого ротора.

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

• Поле статора (В _S ) создаст напряжение в статоре , и это напряжение представлено на рисунке как E _stat .
• Так как на статоре есть два напряжения, первое это внутреннее генерируемое напряжение E _A и другое напряжение из-за реакции якоря E _stat .
• Итак, общее фазное напряжение на клеммах генератора будет суммой этих двух напряжений.

Vø = E _A + E _stat

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

B _net =B _R +B _s

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

Эквивалентная цепь синхронного генератора

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

E _stat = -jXI _A

• Напряжение на выходной клемме генератора будет.

Vø = E _A – jXI _A

• См. приведенную схему.
• Если применить квл на этой схеме значение напряжения будет.

В _ø = E _А – jXI _А

• Это уравнение похоже на уравнение, описывающее фазное напряжение генератора.
• Итак, напряжение реакции якоря можно вывести как катушку индуктивности последовательно с Е _А.
• Обмотки статора имеют некоторое значение собственного сопротивления и реактивного сопротивления. Если сопротивление обозначается как R _A , а реактивное сопротивление X _A , то 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 собственная индуктивность генератора обозначаются как реактивные сопротивления, поэтому они записываются как одно реактивное сопротивление и называются синхронным реактивным сопротивлением генератора.

X _S = X + X _A

• Таким образом, окончательное уравнение для фазного напряжения будет иметь вид.

В _ø = E _A – jX _s I _A – R _A I _A

• Здесь представлена ​​эквивалентная схема трехфазного синхронного генератора.
• Из рисунка видно, что источник питания постоянного тока подключен к цепи возбуждения ротора.
• Схема возбуждения ротора показана индуктивностью обмотки и сопротивлением последовательно.

• В схеме возбуждения есть R _adj — переменный резистор, он регулирует ток возбуждения.
• Другая часть схемы имеет цепи для 3-х фаз статора.
• Цепь 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.
• фото
• Если соединения соединены звездой, то выходное напряжение генератора будет равно.

В _T = √3Vø

• Если соединение треугольником, то выходное напряжение будет равно.

В _T = Vø

• Поскольку 3 фазы имеют одинаковую величину, но разные фазовые углы, эквивалентная схема для каждой фазы синхронного генератора показана ниже.

Вы также можете ознакомиться с некоторыми темами, связанными с синхронным генератором, которые перечислены здесь.

Введение в синхронный генератор

Синхронный генератор Векторная диаграмма

Мощность и крутящий момент синхронного генератора

Параметры синхронного генератора

Синхронный генератор, работающий отдельно

Синхронный генератор, работающий параллельно

Синхронный генератор, работающий параллельно с большой энергосистемой

Синхронный генератор, работающий параллельно el с генератором одинакового размера

Номинальные характеристики синхронного генератора

Синхронный Кривые возможностей генератора

Переходные процессы синхронного генератора

Это все об эквивалентной схеме синхронного генератора, если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях, спасибо за чтение. Увидимся в следующем уроке. Векторная диаграмма синхронного генератора

Бесплатная сборка SMT ежемесячно

Новые пользователи получают бесплатные купоны на 54 доллара США после успешной регистрации в JLCPCB

Формулы и уравнения синхронного генератора и генератора переменного тока

Следующие формулы и уравнения для синхронного генератора и генератора переменного тока можно использовать для проектирования, упрощения и анализа основных цепей генераторов переменного тока для определения генерируемого напряжения и ЭДС, скорости и частоты, эффективности, напряжения и тока, генерируемой мощности и потерь и т. д.

Содержание

Уравнение ЭДС синхронного генератора

Среднеквадратичное значение генерируемой ЭДС на фазу

В _{Среднеквадратичное значение} = 1,1 1 x 4 f ΦT

В _СКЗ = 4,44

В _PH = 4,44 К _c К _d f 900 10 ΦT _РН

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

Где:

90 016

Похожие сообщения

• Уравнение ЭДС генератора переменного тока и синхронного генератора
• Уравнение двигателя постоянного тока
• Уравнение ЭДС трансформатора

Выходная электрическая частота и скорость:

Где

• f _e  = электрическая частота
• N _r  = скорость ротора в об/мин
• P = Количество полюсов

Генерируемое напряжение:

E _a = KΦ _a N _s

Где

• K = константа, представляющая конструкцию машины
• _Φa = магнитный поток на полюс ротора
• N _с  = синхронная скорость ротора

Суммарное фазное напряжение:

В _Φ  = E _a  – jX _s I _a  – R _а I _а

Где

• X _с  = Синхронное реактивное сопротивление машины
• I _a = ток якоря
• R _a = сопротивление якоря

Напряжение трехфазного терминала:

Мощность синхронного генератора:

Где

• T _{приложение}  = Tor que применяется
• T _ind  = Крутящий момент в роторе
• ω _r = механическая скорость ротора

Регулирование напряжения:

Где

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

Эффективность:

η = (P _OUT  / P _IN ) * 100%

P 9000 5 IN  = P _OUT  + P _Cu  + P _Железо  + P _Мех + P _{Блуждающий}

Где:

• η = женственность генератора
• P _IN = Входная мощность
• P _ВЫХ = Выходная мощность
• Cu + Железо + Механизм + Рассеивание = потери в меди, железе, механические и паразитные потери в генераторе.