Р, Q =f(ϴ) при U=const, Iв=const
Как установлено выше активная и реактивная мощности синхронной машины зависят от угла нагрузки ϴ между векторами Е и U. Уравнения угловых характеристик активной и реактивной мощности синхронной машины выводятся на основе векторной диаграммы (рис. 3.6) и приведены ниже
. (3.10)
. (3.11)
Угол нагрузки является важнейшим режимным параметром не только отдельной синхронной машины, но и всей энергосистемы и ее отдельных фрагментов. Поэтому подробнее обсудим определение этого угла.
Угол нагрузки ϴ - это угол между вектором электродвижущей силы Е созданной полем возбуждения и вектором напряжения U в рассматриваемой точке сети, к которой подключена синхронная машина.
Если рассматриваются процессы только в самой машине, напряжение U берется на ее вводах. Если в зону анализа процессов входят иные элементы, включенные в цепь машины (например, трансформатор, сеть и т.д.), то напряжение U берется на границе анализируемой зоны. При этом в хd должны включаться индуктивные сопротивления всех элементов сети от машины до рассматриваемой точки.
Программа эксперимента
Эксперименты проводятся на специализированном стенде с использованием следующего оборудования:
G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты;
G2 – источник питания двигателя постоянного тока независимого возбуждения М2: обеспечивает регулируемое напряжение для обмотки якоря и постоянное напряжение для обмотки возбуждения;
G6 – испытуемый синхронный генератор: связан с сетью (источником G1) через блок синхронизации А17, трехфазную трансформаторную группу А2, выключатель А6и линейный реактор А14, моделирующий сопротивление электрической сети;
G3 – возбудитель: служит для питания обмотки возбуждения синхронного генератора G6;
G5,Р3 – тахометр, измеряет частоту вращения электромашинного агрегата;
Р1 – измерительлинейного напряжения генератора G6;
Р2 – измеряет активную и реактивную мощности, развиваемые испытуемым генератором G6 (выполняет функции ваттметра и варметра);
Р4 – измеритель напряжения и частоты на зажимах генератора G6 и сети G1;
Р5 – измеритель угла нагрузки синхронного генератора G6.
| Обозначение на эл. схеме | Наименование | Код (см. на стенде) |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | |
| G6 | Машина переменного тока | 102.1 |
| М2 | Машина постоянного тока | 101.2 |
| А2 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 |
| А6 | Трехполюсный выключатель | 301.1 |
| А14 | Линейный реактор | 314.2 |
| А17 | Блок синхронизации | |
| Р1 | Блок мультиметров(3 шт) | 508.2 |
| Р2 | Измеритель мощностей | 507.2 |
| Р3 | Указатель частоты вращения | 506.2 |
| Р4 | Измеритель напряжений и частот | 504.1 |
| Р5 | Указатель угла нагрузки синхронной машины | 505.2 |
| Рис. 3.16. Электрическая схема соединений для снятия угловых характеристик синхронного генератора |
Указания по снятию угловых характеристик
синхронного генератора
1. Осуществите подключение к сети синхронного генератора G6 методом точной синхронизации.
2. Установите тумблер указателя угла нагрузки Р5 в положение «200○».
3. Включите выключатель "СЕТЬ" указателя угла нагрузки Р5.
4. Вращая регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3, установите активную Р1 и реактивную Q1 мощности генератора G6 равными нулю.
5. Потенциометрами «ГРУБО» и «ТОЧНО» установите стрелку указателя угла нагрузки Р5 на нулевую отметку.
6. Установите тумблер указателя угла нагрузки Р5 в положение «100○».
7. Установите вращением регулировочной рукоятки возбудителя G3 желаемый ток возбуждения If генератора G6, например, 1,0 А и не меняйте его в ходе эксперимента.
8. Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте угол d нагрузки синхронного генератора G6 в диапазоне 0…90○ и записывайте показания указателя Р5, ваттметра и варметра (активная Р1 и реактивная Q1 мощности фазы генератора G6) измерителя мощностей Р2 и вольтметра (напряжение U генератора G6) блока мультиметров Р1 в таблицу 3.4
Таблица 3.4
| ϴ, град | ||||||||||
| Р1, Вт | ||||||||||
| Q1,В∙Ар | ||||||||||
| U, В |
9. В случае перехода генератора G6 в асинхронный режим работы разгружайте его по активной мощности, вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до тех пор, пока не восстановится синхронная работа генератора G6 с сетью.
10. По завершении эксперимента произведите отключение генератора G6 от сети.
11. Используя данные таблицы 3.4, для каждого значения угла нагрузки ϴ вычислите полные активную Р=3Р1 и реактивную Q=3Q1 мощности генератора G6 и занесите их в таблицу 3.5.
Таблица 3.5
| ϴ, град | ||||||||||
| Р, Вт | ||||||||||
| Q, вар |
12. Используя данные табл. 3.4 и 3.5, постройте искомые угловые характеристики P=f(ϴ), Q=f(ϴ) трехфазного синхронного генератора.
