5.11. Синхронные компенсаторы

Важным свойством синхронного компенсатора является его способность к стабилизации напряжения сети. При уменьшении напряжения (рис. 5.29, а) ре­

активная мощность, отдаваемая компенсатором в сеть, увеличивается, а при увеличении напряжения (рис. 5.29, б) компенсатор переходит в режим потреб­

ления реактивной мощности. Благодаря такой реакции компенсатора происхо­ дит стабилизация реактивного тока в линии электропередачи и, следовательно, стабилизация напряжения.

При автоматическом регулировании возбуждения стабилизирующие свой­ ства синхронного компенсатора улучшаются.

Наиболее тяжелым в тепловом отношении является режим перевозбужде­ ния, когда при номинальном (допустимом по условию нагрева обмотки возбу­ ждения) токе возбуждения ток якоря достигает наибольшего значения:

Рис. 5.29. Регулирование реактивной мощности СК

По мере уменьшения тока возбуждения ток якоря сначала снижается почти до нуля при If = Ijo (рис. 5.28), а затем вновь возрастает, принимая при If= 0 зна­

чение

/ = /

I\ IL Xл

Отношение токов

Следовательно, синхронные компенсаторы могут потреблять реактивную мощность QL в 1,5-2 раза меньшую, чем выдаваемая в сеть мощность Qc в ре­ жиме перевозбуждения.

Для увеличения мощности Qi необходимо выполнять компенсаторы с ма­ лым Xd, что связано со стоимостью машины. Другой путь повышения мощности

- использование режимов отрицательного возбуждения (пунктирная линия на рис. 5.28). Однако при реализации этого режима возникают трудности обеспе­ чения устойчивой работы синхронного компенсатора.

При отрицательном возбуждении, согласно уравнению угловой характери­ стики, мощность СК изменяется по выражению

[ Л

Знак первого слагаемого становится положительным (ЕЬ < 0, 0 < 0), а знак второго не меняется, поэтому величина максимальной мощности Р 1ш, а следо-

'мех

Предельным по условию устойчивости является режим, при котором мак­ симальная мрщность Р\тснижается до величины механических потерь в ком­ пенсаторе: Рш^Рмя-

Из рис. 5.30 видно, что допустимая величина отрицательного тока возбуж­ дения будет тем больше, чем больше реактивный момент, зависящий от отно­ шения xjxq. Применение отрицательного возбуждения позволяет увеличить по­

требляемую реактивную мощность на 40-50% по сравнению с режимом /у = 0.

Решение 1-ого варианта 1. Находим потери в стали ярма и зубцов, согласно ГОСТ 802-58:

2. Механические потери приняты равными 1% от номинальной мощности:

Пример S.4

Трехфазный синхронный генератор с явно выраженными полюсами на ро­ торе (2р=10) включен на параллельную работу с сетью напряжением 6000 В частотой 50 Гц. Обмотка статора соединена звездой и содержит в каждой фазе Ш) = 310 последовательных витков, обмоточный коэффициент ko6i = 0,92, ин­ дуктивное сопротивление рассеяния обмотки xi = 10 Ом. Диаметр расточки D) = 0,8 м, расчетная длина сердечника статора 1\ = 0,28 м, воздушный зазор

равномерный 8 = 2 мм, коэффициент полюсного перекрытия а ( = 0,7 , коэффи­ циент воздушного зазора kg = 1,3 , коэффициент магнитного насыщения кд = 1,1. Магнитный поток ротора Ф = 0,058 Вб.

Требуется рассчитать значения электромагнитных моментов и построить графики Моей, Мр и M =f[0).

Решение 1. Находим полное индуктивное сопротивление реакции якоря:

2. Учитывая, что при cij = 7 коэффициенты формы поля kd = 0,928 и kq = 0,442, вычисляем индуктивное сопротивление реакции якоря:

по продольной оси

xad = xa-kd=96-0,928=91,8 Ом;

по поперечной оси

xaq = xa-kq=960,442=42,4 Ом.

3. Определяем синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям:

xd = x0B+X| = 104,4+10=114,4 Ом; Xq = Xaq + Xj = 48,2+10=58,2 Ом.

4.Рассчитываем ЭДС обмотки статора в режиме холостого хода: Е0 = 4,44f]Ocoi k06i = 4,44-50-0,058-310 0,92=3659 В.

5.Находим напряжение фазы обмотки статора:

и,1Юм=600^ з= 3 4 б 8 В.

6.Вычисляем угловую частоту вращения ротора:

©! = 27if|/p = 2л50/5 = 62,8 с*1

7. Находим максимальное значение основной составляющей электромаг­ нитного момента генератора:

и максимальное значение реактивной составляющей электромагнитного мо­ мента:

М, = Мос„+ Мр для ряда значений угла 0 приведены в табл. 5.4.

_____ ________ _______________________________ _________________ Таблица 5.4

8. Определяем угол 0кр, соответствующий максимальному моменту Мтал

cos8KP =VP2 + 0 ,5 - р = л/ о,282 + 0,5 -0,28 = 0,48,

где

Р a E0/[4U , (х4 / х , -1)] = 3659Д4 ■3468(114,4/58,2 -1)] = 0,28,

arccos(0,48) = 61,3°

3. Вычисляем индуктивные сопротивления на фазу:

у_ х ;„ - и ф _ 0,84-304

Iq=IHcos\p=IHcos42°=690-0,74*510 А; Id=I„sinv|/=IHsin42°=690-0,674*460 А.

5. Находим ЭДС статора: Нро=1„Хрв=690-0,07*48 В; ЕЯЧ=1„Х)Ч=510-0,198*101 В; E*j= IHX*d=460-0,37*170 В.

6. Для построения основной диаграммы отложим вертикально вектор фаз­ ной ЭДС Ео , а под углом \j/=42° - вектор тока 1„ (рис. 5.33) в выбранных нами масштабах (для ЭДС 10 В=2 мм и для тока 10 А=1 мм). Затем от конца вектора

Ея<1 перпендикулярно вектору тока 1н - вектор Е„„. Соединив точки О и А, полу­

чим вектор напряжения U. После измерения вектора ОА находим значение на­ пряжения на зажимах генератора:

и ф=245 В, тогда и л= 7 з-и ф=1,73-245 * 423 В. Ejiq

In

Рис 5.33. Построение основной диаграммы ЭДС

Проведя из точки D вектор DM=LG=1,06 под углом (р„+у к оси координат, получаем IBH.=OM=ON=2,10; на характеристике холостого хода 1 этому току со­ ответствует точка Р, в которой Е„.=1,245. Следовательно, ди н. = 0,245 или 24,5%.

Пример 5.7

По табл. 5. 5 определить ток в момент включения генератора на парал­ лельную работу с сетью, имеющей постоянное напряжение. Напряжение сети и ЭДС генератора равны по величине, но сдвинуты по фазе.

Решение 1-го варианта 1. Находим фазные значения напряжения сети и ЭДС генератора:

/о

Рис. 5.35. Векторная диаграмма