Принципиальная схема работы синхронной машины Рабочее тело Турбина

Принципиальная схема работы синхронной машины Рабочее тело Турбина Нагрузка (насос, вентилятор, станок и т. д. ) Генератор Двигатель UA UB UC

Синхронный двигатель

Синхронная машина Допущения • • Для всех эквивалентных контуров СМ магнитный поток взаимной индукции. Отсутствует насыщение магнитопроводов (это наиболее сильное и далёкое от истины допущение). Однако оно позволяет использовать метод наложения процессов и, как следствие этого, использовать теорию двух реакций (по продольной и поперечной осям машины), являющуюся основой для записи уравнений. Распределение кривых индукции магнитного поля в воздушном зазоре синусоидально. Обмотки ротора и его магнитная система симметричны относительно осей q и d. Обмотка статора симметрична относительно осей a, b, c. Существуют единый и независимые от него и друга потоки рассеяния каждого из контуров. Принципиальная схема

Преобразование координат iq = i cos(τ – γ); id = i sin(τ – γ). Соотношение между фазным током ia и токами в продольной id и поперечной iq осях можно записать в виде: ia = iq cosγ – id sinγ, Аналогично для токов ib и ic: ib = iq cos(γ – ρ) – id sin(γ – ρ); ic = iq cos(γ + ρ) – id sin(γ + ρ), где ρ = 2π/3. Обратные соотношения, т. е. соотношения между токами в продольной id и поперечной iq осях и фазными токами ia, ib, ic имеют вид

Уравнения статорных контуров Базисные единицы В относительных единицах ifном, Ufном if. ХХном, Uf. ХХном

Простейшая энергосистема и схема её замещения

Статорные уравнения синхронной машины

Угол нагрузки синхронной машины

Характеристика мощности синхронной машины

При внезапном изменении магнитного потока статора в обмотке возбуждения наводится ток, который создает магнитный поток, направленный навстречу потоку статора. Магнитный поток статора встречает большее сопротивление, и некоторая часть этого потока вытесняется на пути рассеяния. Таким образом, та же намагничивающая сила статора в этих условиях создает меньший магнитный поток, что и обусловливает меньшую величину переходного продольного сопротивления х d по сравнению с сопротивлением хd. При наличии на роторе дополнительной (демпферной) обмотки указанный процесс вытеснения потока статора на пути рассеяния будет более интенсивным, поскольку в процессе будут участвовать обе роторные обмотки. Это обусловливает меньшую величину сверхпереходного продольного сопротивления х″d по сравнению с сопротивлением х d. Аналогично объясняется отличие в реактивных сопротивлении и по поперечной оси ротора (хq >х″q).

Уравнения синхронной машины для расчета и исследования электромагнитных переходных процессов Переменные, установившийся режим г – угол между Еq и Uг; – угол между Еq и Uс; хd = хd+ хвн; хq = хq + хвн; Тj – инерционная постоянная; Рт – мощность турбины Уравнения

Ударное начальное возбуждение • Статорная цепь разомкнута, ток генератора равен нулю • На обмотку ротора скачком подаётся напряжение возбуждения холостого хода Uf = 1 • Синхронная машина вращается с постоянной номинальной скоростью

Гашение поля ротора

Трёхфазное КЗ синхронной машины в режиме холостого хода Допущения • синхронная машина не имеет демпферных контуров; • скольжение s = 0; ω=const; n=const; (механическая постоянная времени настолько велика, что скольжение в течение переходного процесса КЗ не изменяется); • исходный режим работы – холостой ход; • регулирование возбуждения в процессе КЗ отсутствует, т. е. Uf = Er = const. Решение • Ток по поперечной оси • Ток по продольной оси • ЭДС за синхронной реактивность (ток возбуждения)

• Ток iq имеет одну составляющую, затухающую с постоянной времени затухания апериодических составляющих тока статора

• Ток id содержит три составляющие: - установившуюся id уст, обусловленную наличием возбуждения - свободную апериодическую id апер, обусловленную переходными процессами в контуре возбуждения и затухающую с постоянной времени обмотки возбуждения при замкнутом статоре; - свободную периодическую id пер, являющуюся отражением апериодической составляющей статорного тока и затухающую с постоянной времени Ta Т d>Ta

Продольный ток короткого замыкания

Поперечный и продольный токи СМ при КЗ с холостого хода

• Ток возбуждения (ЭДС Eq) содержит три составляющие: - установившуюся, обусловленную приложенным к ротору напряжением возбуждения; - свободную апериодическуя, обусловленную переходными процессами в контуре возбуждения и затухающую с постоянной времени T'd; - свободную периодическую, обусловленную протеканием по статору апериодических составляющих токов и затухающую с постоянной времени Ta.

Ток возбуждения

Фазные токи

Ток фазы А

Внутренние ЭДС - синхронная ЭДС Eq за синхронным сопротивлением хd; пропорциональна потоку, обусловленному током возбуждения if, а в относительных единицах возбуждения холостого хода Eq = if; - синхронная ЭДС EQ за синхронным сопротивлением хq, - переходная ЭДС E q за переходным сопротивлением х d; остается неизменной в первый момент после резких изменений режима в статорной цепи (КЗ, отключения линий и т. п. ); - сверхпереходная ЭДС E″q, за сверхпереходным сопротивлением х″d, - ЭДС демпферных контуров Erq и Erd.

Постоянные времени роторной цепи синхронной машины

СТАТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Влияние регулирования напряжения

Предельно допустимые коэффициенты усиления по напряжению при пропорциональном регулировании

ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ 1. Системные 2. Защитные 3. Технологические 4. Самоконтроль и диагностика 5. Сервисные

Диаграмма рабочих режимов