Синхронный генератор 3 (стр. 2 из 2)
Расчетная мощность, определяющая активные размеры СГ,
где kг = Uг max - Uг ном - коэффициент регулирования генератора.
Расчетная мощность СГ больше, чем генератора постоянного тока, вследствие изменения коэффициента мощности cosφ.
Тяговый генератор переменного тока имеет независимое возбуждение от специального возбудителя. Эксплуатация тепловозов (2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7,2ТЭ121) показала надежность двух систем возбуждения тяговых синхронных генераторов: возбудителя переменного тока с самовозбуждением (2ТЭ121, ТЭП75, 2ТЭ116А, рис. 6.10, "); от синхронного возбудителя с регулированием напряжения посредством управляемого выпрямителя возбуждения (2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7, рис. 6.10, б).
Рис. 1.5. Принципиальные схемы независимого возбуждения синхронного тягового генератора: а - от синхронного возбудителя с самовозбуждением (тепловозы2ТЭ121, 2ТЭ116А, ТЭП75Л' б - от синхронного возбудителя через УВВ (тепловозы 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7)
Совершенствование систем регулирования напряжения тяговых генераторов стало возможным в результате развития полупроводниковой техники, внедрения транзисторных и тиристорных преобразователей и усилителей. Тиристорные усилители обладают такими качествами, как малые габаритные размеры при большой мощности, высокий КПД и коэффициент усиления, большое быстродействие. Это позволило на тепловозах с электрической передачей мощности переменно-постоянного тока применить более современную систему регулирования напряжения тягового генератора, содержащую вместо магнитного усилителя и генератора-возбудителя постоянного тока генератор-возбудитель переменного тока и тиристорный усилитель, питающий обмотку возбуждения тягового генератора. Но так как требуемые характеристики Uг (Iг nдг) должны быть теми же самыми и при новой системе регулирования напряжения генератора, то естественно, что она тоже является комбинированной и построена на основе принципов регулирования по отклонению и возмущениям и содержит четыре регулятора напряжения тягового генератора: по отклонению напряжения от заданного значения, току тягового генератора (или электродвигателей), частоте вращения вала дизель-генератора и положению органа топливоподачи дизеля.
2. Ресурсные характеристики обмотки статора синхронного генератора
Представим принятые в виде нормативного документа признаки предельного состояния обмотки статора, представленные в табл. 2.1. Данные таблицы показывают степень сложности ресурсных оценок в данном случае: показатели ресурса разнородные: и непрерывные, и дискретные; они существенно меняются в зависимости от наступления аварийных ситуаций.
Действительно, для таких показателей как пробои изоляции, междуфазные КЗ, течи полых проводников, обгорание лобовых частей (эти повреждения выявляются в результате аварийных отключений) могут быть рассмотрены временные ряды с применением методов прогноза, оценки доверительных интервалов и т.п. Их регистрация и обработка не требует особых методических разработок, но прогнозировать число междуфазных КЗ в лобовых частях или число поврежденных термодатчиков на дне паза и тем более оценивать момент достижения критического значения (например значения, равного 3) достаточно проблематично прежде всего в силу малого объема статистических данных для каждого конкретного объекта. Трудно ожидать, что построение временного ряда (например, по числу поврежденных термодатчиков или числу междуфазных КЗ) даст устойчивые оценки, поскольку представительные выборки здесь получить трудно.
Таблица 2.1.
Показатели необходимости полной замены обмотки статора турбогенератора (с термореактивной изоляцией)
Поэтому здесь в настоящее время решения принимаются на основе экспертных оценок. Вместе с тем для таких показателей, как истирание изоляции, изгибы стержней, рост трещин и микротрещин, применение изложенных выше методов прогнозирования перспективно.
3. U-образная характеристика синхронного генератора
Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность регулирования его реактивного тока посредством изменения тока возбуждения.
(3.1)Если мощность синхронного генератора Р = ωрМэм и напряжение на шинах электрической системы U постоянны, то значения произведений сомножителей в (3.1) не зависят от тока возбуждения. Однако при изменении тока возбуждения изменяются значения создаваемого им потокосцепления с фазной обмоткой статора Ψ̇0 и индуктированная этим потокосцеплением в фазной обмотке ЭДС Ė0.
Из уравнения электрического состояния фазы статора (15.8) следует, что это возможно только при соответствующем изменении тока İ = İа + İр в фазной обмотке, а именно - реактивной составляющей тока İр.
При токах возбуждения меньше (больше) некоторого граничного значения Iв < Iв.гр (Р) [Iв > Iв.гр(P)] ток синхронного генератора имеет емкостную IрС (индуктивную IpL) реактивную составляющую φ < 0 (φ > 0) (см. рис. 3.2). Следовательно, при недовозбуждении (перевозбуждении) реактивная мощность генератора имеет емкостный (Qc = - 3UIрL) [индуктивный (QL = 3UIpL)] характер.
Если синхронный генератор подключен к электрической системе большой мощности U = const, то его эквивалентную схему замещения можно представить в виде параллельного соединения двух источников тока: источника активной составляющей тока генератора, зависящей от вращающего момента первичного двигателя, Iа(Мвр), и источника реактивной составляющей тока генератора, зависящей от момента вращения первичного двигателя и тока возбуждения, Ip(Iв, Mвр)
Рис. 3.1
Рис 3.2
Зависимость тока статора от тока возбуждения I(Iв) при постоянном вращающем моменте первичного двигателя Мвр = const называется U-образной характеристикой синхронного генератора (рис. 3.2). При некотором малом значении тока возбуждения угол |θ| (рис. 3.1) может превысить значение π/2 и устойчивость работы синхронного генератора нарушится. Чем больше значение активной мощности синхронного генератора, тем при больших значениях тока возбуждения наступит потеря устойчивости. На рис. 3.2 граница устойчивости синхронного генератора показана штриховой линией.
Если вращающий момент первичного двигателя равен нулю (Мвр = 0), то, пренебрегая всеми видами потерь, можно считать, что ток синхронного генератора реактивный (рис. 3.2, Р = 0):
(3.2)Ток генератора в этом случае зависит линейно от тока возбуждения. Линейность зависимости I(Iв) нарушается лишь при больших значениях тока возбуждения вследствие насыщения магнитопровода машины.
Список литературы:
1. Электромагнитный момент и угловая характеристика синхронного Характеристики генераторов переменного тока // Основы электрооборудования летательных
2. Характеристики и уравнения приводов синхронных генераторов Характеристики и уравнения приводов синхронных генераторов