Синхронные генераторы

1) Синхронный генератор в основном состоит из:

- неподвижного статора, на котором помещается трехфазная обмотка, в которой наводится переменная ЭДС;

- вращающегося ротора, на котором помещаются электромагниты, создающие магнитный поток возбуждения генератора.

В обмотках электромагнитов ротора (обмотка возбуждения генератора) протекает постоянный ток, который подводится к ним при помощи контактных колец и наложенных на них щеток. Источником постоянного тока является специальный генератор постоянного тока – возбудитель, сидящий на одном валу с генератором.

Генераторы, предназначенные для непосредственного соединения с паровыми турбинами, называются турбогенераторами (рисунки 2.1 и 2.3), а предназначенные для соединения с гидравлическими турбинами – гидрогенераторами (рисунок 2.2).

Отечественные заводы выпускают высокоскоростные двухполюсные турбогенераторы на 3000 об/мин и гидрогенераторы на 60-750 об/мин.

Основными техническими характеристиками синхронных генераторов являются:

1. номинальное напряжение (3,15; 6,3; 10,5; 20; 24 кВ) с отклонениями ±5%;

2. номинальная мощность (2,5; 4; 6; 12; 32; 63; 110; 160; 220; 320; 600; 800; 1000; 1200; 1600; 2000 МВт – для турбогенераторов, для гидрогенераторов не нормирована);

3. номинальный ток статора;

4. номинальный ток возбуждения, т.е. ротора;

5. номинальный коэффициент мощности (0,8-0,9);

6. номинальная частота.

2) Система возбуждения синхронного генератора состоит из:

- обмотки ротора;

- источника постоянного тока;

- устройства регулирования и коммутации.

Система возбуждения должна:

· обеспечивать надежное питание обмотки ротора в нормальных и аварийных режимах;

· допускать регулирование напряжения возбуждения в достаточ­ных пределах;

· обеспечивать быстродействующее регулирование возбуждения с высокими кратностями форсирования в аварийных режимах;

· осуществлять быстрое возбуждение и в случае необходимо­сти производить гашение поля в аварийных режимах.

Важнейшими характеристиками систем возбуждения являются:

1. быстродействие (не менее 2с^-1), определяемое скоростью нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке;

2. кратность форсировки – отношение потолочного напряжения к номинальному напряже­нию возбуждения.

В зависимости от источника питания системы возбуждения разделяются на:

- системы независимого возбуждения: на одном валу с генера­тором находится возбудитель — генератор постоянного или пере­менного тока;

- системы са­мовозбуждения: питание обмотки возбуждения осуществляется от выводов генератора через специаль­ные понижающие трансформаторы и выпрямительные устройства.

3) Автоматическое гашение магнитного поля синхронных генераторов: при внезапном отключении генератора (при к.з.) не­обходимо быстро уменьшить магнитный поток, что приведет к уменьшению ЭДС генератора. Чем быстрее будет погашено маг­нитное поле, тем меньше последствия к. з. в ге­нераторе.

Для гашения магнитного поля применяют три метода:

а) смыкание обмотки ротора на гасительное сопротивление (элект­ромагнитная энергия, заключенная в обмотке возбуждения, вы­деляется в разрядном резисторе, вызывая постепенное затухание магнитного поля, время гашения составляет несколько секунд);

б) вклю­чение в цепь обмотки ротора дугогасительной решетки автомата (в решетке дуга разбивается на несколько коротких быстрогаснущих дуг);

в) противовключение возбудителя.

4) Охлаждение генераторов – для поддержания допустимой температуры нагрева частей генератора, что увеличивает его срок службы (рисунок 2.4):

- воздушное охлаждение (проточное, замкнутое) – холодный воздух вентиляторов выдувает теплый воздух от всех нагретых частей генератора;

- водородное охлаждение – в замкнутой системе

Рисунок 2.4.

охлаждения циркулирует один и тот же объем 98% водорода (увеличивает мощность генератора, срок службы, уменьшает опасность пожара, шум).

5) Параллельная работа генераторов: обычно на ЭС устанавливают несколько генераторов, работающих параллельно друг другу и энергосистеме, что обеспечивает:

- повышение надежности электроснабжения потребителей (при аварийном отключении одного из параллельно работающих генераторов его нагрузка переходит на оставшиеся в работе генераторы и питание потребителей не прекращается);

- повышение экономичности эксплуатации (достижение наиболее экономичного режима работы всей системы генераторов за счет рационального распределения нагрузок между агрегатами);

- большее постоянство частоты и напряжения при колебаниях нагрузки.

Главное условие параллельной работы – одинаковый порядок чередования фаз работающих и подключаемого генераторов.

Два способа включения трехфазных синхронных генераторов на параллельную работу:

1. способ точной синхронизации, когда включают возбужденный генератор после достижения условий синхронизма – равенства действующих значений напряжений подключаемого и работающего генераторов; равенства частот подключаемого и работающего генераторов; совпадение фаз тех же напряжений;

2. способ самосинхронизации, когда включают невозбужденный генератор, работающий несинхронно, с последующей подачей возбуждения в цепь ротора.

Для ускорения синхронизации используют синхроскопы (считывают совпадение фаз и скорости генераторов).

Для предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы генераторов используются автоматические регуляторы возбуждения, которые автоматически увеличивают ток возбуждения генераторов при понижении напряжения на зажимах.

Дата добавления: 2014-01-15