Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕриведение цепи ротора к статору




”—“јЌќ¬»¬Ў»… –≈∆»ћ –јЅќ“џ —»Ќ’–ќЌЌќ… ћјЎ»Ќџ

ќсновные пон€ти€

¬ насто€щее врем€ практически вс€ электрическа€ энерги€ вырабатываетс€ на тепловых, гидравлических и атомных электрических станци€х. — целью повышени€ надЄжности электроснабжени€ потребителей и повышени€ эффективности работы электростанции объедин€ютс€ на параллельную работу в энергосистемы, которые в свою очередь при развитии объедин€ютс€ в энергообъединени€ и в объединЄнные энергосистемы.

¬се электростанции вырабатывают электрическую энергию со стандартной частотой 50 √ц и номинальным напр€жением. –авенство частот сотен одновременно работающих генераторов обеспечиваетс€ специальным типом этих электрических машин Ц синхроннымигенераторами (—√), работающими одновременно, в ритме единого времени, со строго определЄнными частотами вращени€ своих подвижных частей Ц роторов. —инхронные генераторы (переменного тока) преобразуют механическую энергию вращени€ турбины в электрическую энергию.

—инхронный генератор состоит из неподвижной части Ц статора и вращающейс€ Ц ротора (рис.5.1).

1 Ц статор, 2 Ц полюсы ротора, 3 Ц обмотки статора, 4 Ц обмотка возбуждени€, 5 Ц контактные кольца

–исунок 5.1

Ќа статоре размещены три одинаковых фазных обмотки ј, ¬ и , пространственно смещЄнные друг относительно друга по окружности на 120о; при протекании тока по фазным обмоткам создаЄтс€ вращающеес€ магнитное поле.

ќбмотка ротора, называема€ обмоткой возбуждени€, питаетс€ посто€нным током от постороннего источника (возбудител€, системы возбуждени€).

—инхронный генератор €вл€етс€ обратимой синхронной машиной Ц при подключении обмоток статора к источнику трЄхфазной Ёƒ—, а обмотки ротора к источнику посто€нного напр€жени€ синхронный генератор становитс€ синхронным двигателем; скорость вращени€ его ротора равна скорости вращающегос€ магнитного пол€.

–отор приводитс€ во вращение первичным двигателем(источником механической энергии). „аще всего Ц это парова€, газова€ или гидравлическа€ турбина, создающа€ механический вращающий момент. „астота вращени€ турбины может быть различной Ц в диапазоне от дес€тков до сотен и даже тыс€ч оборотов в минуту: ниже дл€ гидравлических турбин и выше дл€ остальных видов.

ѕосто€нный ток на вращающуюс€ обмотку возбуждени€ 4 подаЄтс€ через контактные кольца 5. ѕри вращении ротора магнитное поле обмотки возбуждени€ перемещаетс€ относительно неподвижной обмотки статора 3, размещЄнной в пазах сердечника статора 1, при этом в ней индуктируетс€ (наводитс€) электродвижуща€ сила. „астота Ёƒ— равна произведению частоты вращени€ ротора в оборотах в секунду на число пар полюсов ротора (на рис. 5.1 , т.е. число полюсов ), следовательно .

–отор выполн€етс€ либо с сосредоточенной обмоткой, в этом случае ротор и сам генератор называютс€ €внополюсными, либо с распределЄнной Ц при этом ротор и генератор называютс€ не€внополюсными.

—инхронные генераторы, вращаемые паровыми и газовыми турбинами, называютс€ турбогенераторами (“√), а Ц вращаемые гидравлическими турбинами Ц гидрогенераторами (√√).

Ѕольшинство турбогенераторов имеют число пар полюсов равное единице, значит дл€ сети 50 √ц = 50 об/с или = 3000 об/мин. ƒл€ генераторов с большим, чем единица, числом пар полюсов частота вращени€ роторов будет частным от делени€ 3000 на число пар полюсов.

–отор турбогенератора €вл€етс€ не€внополюсным; и представл€ет собой стальной массивный цилиндрический сердечник (набранный из изолированных друг от друга ферромагнитных листов Ц дл€ снижени€ потерь от протекающих вихревых токов), в котором имеютс€ канавки дл€ размещени€ обмотки возбуждени€ (рис. 5.2).

–исунок 5.2. ¬нешний вид не€внополюсного ротора турбогенератора

–отор турбогенератора имеет, как правило, одну пару полюсов ( =1), поэтому дл€ генерировани€ Ёƒ— со стандартной частотой =50 √ц ротор должен вращатьс€ со скоростью = 3000 об/мин.

–оторы гидрогенераторов €вл€ютс€ €внополюсными; они представл€ют собой массивное стальное колесо с закреплЄнными на нЄм полюсными башмаками, на которых размещаетс€ обмотка возбуждени€ в виде катушек. “ака€ конструкци€ ротора позвол€ет разместить на нЄм большое число пар полюсов, что необходимо дл€ гидрогенераторов, роторы которых вращаютс€ с небольшой скоростью (рис. 5.3).

 

–исунок 5.3. ¬нешний вид €внополюсного ротора () гидрогенератора

–оторы гидрогенераторов имеют скорость вращени€ примерно в 6-60 раз меньшую скорости вращени€ роторов турбогенераторов; при этом центробежные силы, действующие на ротор значительно меньшие, следовательно, требовани€ по механической прочности значительно ниже.

ѕри вращении ротора с посто€нным магнитным потоком в трЄх обмотках статора навод€тс€ синусоидальные Ёƒ—, сдвинутые по времени на 120 электрических градусов.

ѕри подключении нагрузки к —√, Ёƒ— обмоток статора создают в ней трЄхфазные токи. ћагнитное поле обмоток статора вращаетс€ с той же частотой, что и ротор. “аким образом, в —√ магнитное поле ротора, созданное посто€нным током возбуждени€, и вращающеес€ магнитное поле статора, созданное переменными токами трЄхфазной обмотки, оказываютс€ взаимно неподвижными, вращающимис€ синхронно.

¬заимодействие магнитных полей ротора и статора создаЄт тормоз€щий электромагнитный момент, направленный навстречу механическому вращающему моменту, создаваемому паровой, газовой или гидравлической турбиной. ¬ случае равенства этих двух моментов ротор генератора будет вращатьс€ с посто€нной скоростью, обеспечивающей генерирование Ёƒ— со стабильной частотой. Ёто нормальный синхронный режим генератора.

ƒемпферные обмотки в установившемс€ симметричном режиме пронизываютс€ посто€нным во времени магнитным потоком, поэтому Ёƒ— в них не навод€тс€ и, следовательно, токи не протекают. Ёƒ— и токи в них по€вл€ютс€ в переходных режимах, когда измен€етс€ пронизывающий их поток; токи преп€тствуют изменению магнитного пол€, а также задерживают (сглаживают) механические колебани€.

 

5.2. ќбобщЄнный вектор трЄхфазной системы

ћгновенные значени€ токов (напр€жений, потоков и т.п.) трЄхфазной системы можно получить, проектиру€ один вектор на три оси времени, расположенные под углом 120о (рис.5.4, а). “акой вектор называетс€ обобщЄнным (или изображающим) вектором трЄхфазной системы. ѕри его вращении в ту же сторону, что и системы трЄх векторов, чередование осей времени фаз нужно заменить на противоположное.

«амена фазных переменных величин обобщЄнным вектором позвол€ет разложить его на продольную (d) и поперечную (q) составл€ющие. ќси d,q,0 образуют декартову систему координат, вращающуюс€ вместе с ротором. ѕереход от неподвижной фазной системы координат , , к вращающейс€, жЄстко св€занной с ротором системы , ,0 был впервые предложен Ѕлонделем дл€ установившегос€ режима. “акой подход был распространЄн ѕарком –.’. на переходный режим. ѕри этом более просто учитываетс€ несимметри€ €внополюсного ротора по продольной и поперечной ос€м, т.е. действие обмотки возбуждени€, расположенной на продольной оси, больший зазор в поперечной оси и т.д. ”равнени€ синхронной машины, записанные в системе координат, вращающейс€ вместе с ротором, содержат только посто€нные коэффициенты взаимодействи€ между обмотками ротора и статора.

а) б)

–ис.5.4. ќбобщЄнные векторы трЄхфазной системы

¬еличина обобщЄнного вектора может быть определена исход€ из следующих равенств

(5.1)

где - углова€ скорость обобщЄнного вектора , котора€ в переходном режиме может отличатьс€ от угловой скорости вращени€ ротора , - начальный угол обобщЄнного вектора относительно оси, перпендикул€рной оси обмотки .

≈сли возвести равенства (5.1) в квадрат и просуммировать их, то получим величину обобщЄнного вектора

.

¬ симметричном установившемс€ режиме посто€нный по величине обобщЄнный вектор равен амплитуде фазного тока и вращаетс€ вместе с ротором (они взаимно неподвижны); при этом конец вектора описывает окружность. ¬ переходном режиме обобщЄнные векторы могут перемещатьс€ относительно ротора, а их концы описывать сложные кривые.

ѕри двухфазном  « , а , следовательно, . ѕоэтому обобщЄнный вектор перпендикул€рен оси обмотки , не вращаетс€, но пульсирует (измен€етс€) синусоидально. “ак же пульсирует поле реакции статора. ¬ этом случае более целесообразно заменить обобщЄнный пульсирующий ток (и поле) двум€ обобщЄнными векторами: пр€мой и обратной последовательности, вращающими в противоположные стороны.

‘ормулы, приведенные ниже, справедливы в общем случае, однако существенное значение они имеют дл€ токов пр€мой последовательности. ѕроекции обобщЄнного вектора на продольную и поперечную оси или продольна€ составл€юща€ тока фазной обмотки статора, создающа€ продольную реакцию статора, и поперечна€ составл€юща€, создающа€ поперечную реакцию статора, €вл€ютс€ также обобщЄнными векторами:

и ,

где Ц угол между Ёƒ— обмотки статора, индуктируемой током возбуждени€ или потоком возбуждени€ в зазоре, и током статора ; угол считаетс€ положительным, если отстаЄт от Ёƒ—.

‘азные токи на основе рис.5.4, б:

,

где Ц угол между магнитной осью фазы ј и продольной осью , Ц токи нулевой последовательности одинаковые в трЄх фазах и, как правило, отсутствующие в генераторах, так как их нейтрали не заземл€ютс€.

„асто вместо обобщЄнных векторов, равных амплитудам фазных величин, примен€ют величины в раз меньшие (соответствующие действующим значени€м синусоидальных величин), тогда их обобщЄнные векторы и их составл€ющие обозначают , , , . ≈сли эти величины синусоидальны, то обобщЄнные векторы дл€ момента изображаютс€ на векторной диаграмме в виде комплексов , , , . ѕри чисто индуктивном токе .

ѕриведение цепи ротора к статору

ƒл€ того чтобы составить схему замещени€ синхронной машины, необходимо заменить магнитную св€зь между ротором и статором электрической. ¬ отличие от трансформатора, в обоих обмотках которого протекает переменный ток, в генераторе в обмотке возбуждени€ протекает посто€нный ток, а в обмотках статора Ц переменный. ќбмотки трансформатора неподвижны друг относительно друга, а обмотка возбуждени€ генератора вращаетс€ относительно обмоток статора. Ёƒ— в обмотке статора наводитс€ благодар€ тому, что еЄ пронизывает переменный магнитный поток, возникающий вследствие вращени€ посто€нного потока ротора. —казанное выше позвол€ет (также как и дл€ трансформатора) привести цепь ротора к статору. ѕод приведенным током роторного контура понимаетс€ симметрична€ система синусоидальных токов в фазных обмотках статора, которые образуют такую же основную гармоническую пол€ в зазоре, как и вращающийс€ роторный контур, т.е. создаЄтс€ одинаковый поток взаимоиндукции, который определ€ет сопротивление взаимной индукции или сопротивление реакции статора . ѕриведение можно выполнить на основе обмоточных данных ротора и статора. ќднако целесообразнее использовать паспортные данные машины.

ѕродольное индуктивное сопротивление реакции статора €вл€етс€ сопротивлением взаимной индукции между обмотками ротора и статора и приведено к обмотке статора. ѕоэтому Ёƒ— статора €вл€етс€ Ёƒ— взаимоиндукции, котора€ наводитс€ током возбуждени€, приведенным к статору, т.е. фазна€ Ёƒ—

.

»спользу€ спр€млЄнную характеристику (п.5.3)

.

ѕриравн€в эти выражени€, получим

.

„тобы не приводить относительные величины цепи ротора к статору, нужно выбрать базисные услови€ дл€ ротора, которые бы обеспечивали равенство истинных и приведенных к статору величин ротора. —огласованную таким образом систему единиц трЄхфазной обмотки статора и одноосной обмотки ротора называют взаимной системой относительных единиц.

ƒл€ этого трЄхфазную номинальную мощность статора примем в качестве базисной мощности ротора, а номинальный ток статора в качестве приведенного (к статору) тока ротора. ѕри этом обеспечиваетс€ обратимость взаимной индукции между трЄхфазной обмоткой статора и одноосной обмоткой ротора, отпадает необходимость приведени€, и все величины цепи возбуждени€ в относительных единицах одновременно станов€тс€ приведенными к статору.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1703 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќадо любить жизнь больше, чем смысл жизни. © ‘едор ƒостоевский
==> читать все изречени€...

543 - | 424 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.027 с.