Синхронного компенсатора

АСИНХРОННЫЙ ХОД генератора — режим работы синхронного генератора в электрич. системе при частоте вращения, отличной от синхронной. А. х. наступает после выхода генератора из синхронизма (вследствие потери возбуждения или из-за нарушения устойчивости при КЗ). Генераторы турбоагрегатов могут работать десятки мин. без возбуждения при активной нагрузке 40—50% от номинальной, для гидрогенераторов длительный асинхронный режим недопустим (вследствие того, что при потере возбуждения возникает опасность перегрева генератора).

Так как частота собственных колебаний ?2 бывает малой по сравнению с частотой собственных колебаний крутильных колебаний вала, то можно при расчете синхронного генератора полагать валы двигателя и генератора абсолютно жесткими. В качестве возбуждающих нагрузок могут рассматриваться только главные гармоники крутящего момента М(ы5, t), а для достижения спокойного хода не должно быть равенства VH
Характеристики синхронного генератора

уменьшении момента, передаваемого первичным двигателем валу синхронного генератора, будет уменьшаться полезная мощность, отдаваемая генератором в сеть до тех пор, пока он не станет работать вхолостую.

Тормозные характеристики асинхронных двигателей. Торможение асинхронных двигателей в основном можно производить тремя методами: 1) противовключением; 2) рекуперативным торможением при работе машины как асинхронного генератора выше синхронной скорости; 3) динамическим торможением, т.е.

работой отсоединённой от сети машины как синхронного генератора на отдельное сопротивление при переменной частоте.

Режим рекуперативного торможения при работе машины как асинхронного генератора выше синхронной скорости применяется главным образом в короткозамкнутых двигателях с переключением полюсов. Если машина рабо-

войобмоткиэти характеристики, как и в короткоза-мкнутых двигателях, могут сильно варьировать. На фиг. 30 показана кривая Mrf = f(s) для двигателя с латунной и медной TOS пусковыми обмотками. При выборе формы пусковой характеристики синхронного двигателя необходимо предусмотреть достаточную величину пускового момента при s = 1 и достаточный под-синхронный момент при s = 0,05, т. е. при 95% синхронной скорости. Лишь соответствующее значение подсинхронного момента обеспечивает успешное впадение двигателя в синхронизм. Практически заводы могут обеспечить в синхронных двигателях мощностью от 7,5 до 150 квт значения вращающих моментов в процентах при пуске от номинального напряжения, указанные в табл. 1. Торможение синхронных двигателей практически можно осуществить лишь двумя способами—противовключением как асинхронного и динамическим торможением. Из-за больших толчков тока в сети противовключение применяется очень редко, преимущественно в приводах непрерывных прокатных заготовочных станов с последующим реверсом для вытягивания застрявшей раскатки. При динамическом торможении отключённая от сети обмотка статора машины, возбуждённой со стороны ротора постоянным током, включается на особый реостат. Рекуперативная работа на сеть в качестве синхронного генератора возможна лишь при синхронной скорости, а потому практического значения для торможения электропривода в обычных схемах не имеет.

Если ножницы стоят непосредственно за последней клетью непрерывного стана, то часто пользуются чисто электрической синхронизацией числа оборотов ножниц и стана. Исчерпывающее решение вопроса электрической синхронизации скорости ножниц в части точности отрезаемых кусков обеспечивается установкой в качестве привода ножниц синхронного двигателя, питающегося от синхронного генератора, соединённого с двигателем последней рабочей клети непрерывного стана. Длина отрезаемых кусков в этом случае также определяется уравнением (82). Большого распространения, однако, эта схема не получила, так как для регулировки длины отрезаемых кусков она требует наличия гидравлической коробки скоростей или сложного диференциаль-ного редуктора.

Преимуществами одиночного привода являются: большая надёжность в работе; простота конструкции и монтажа; возможность быстрой замены повреждённого ролика. Скорость короткозамкнутых двигателей рольганга можно регулировать изменением частоты тока, подводимого к двигателю. Для этого двигатели питаются от синхронного генератора, приводимого шунтовым двигателем, скорость которого меняется.

При отключении обмотки возбуждения от сети о. в. г. (обмотка возбуждения генератора) оказывается замкнутой на разрядное сопротивление СР. Ток возбуждения, а следовательно, и э. д. с. генератора уменьшается, э. д. с. двигателя становится больше э. д. с. генератора, и направление тока в главной цепи меняется на обратное: двигатель работает в режиме генератора, генератор Г — в режиме двигателя и вращает двигатель агрегата ДА. Последний теперь работает в режиме асинхронного или синхронного генератора и отдает энергию в сеть. Таким образом происходит быстрое торможение двигателя Д.

Ротор синхронного компенсатора мощностью 60 МВт фирмы «Альстом» (Франция)

эту нагрузку. При ^приведений исследований был сбздан искусственный режим работы турбогенератора на активной мощности 5 тыс. кет, соответствующий работе его в режиме синхронного компенсатора без отключенной турбины, что в эксплуатации не разрешается.

менной. На этом же рисунке нанесены результаты опытного измерения температур в различных точках ротора, очень хорошо совпадающие с расчетными величинами. Температура металла не превышала 550° С при температуре охлаждающего воздуха 240° С. На рис. 3-14 приведены градиенты температур в роторе при пуске и нагружении турбины. Максимальные градиенты температур и, следовательно, температурные напряжения возникают в первом и среднем дисках примерно через 40 минут после зажигания камеры сгорания. В дальнейшем они снижаются. Так как эта установка предназначена исключительно для покрытия пиковых нагрузок, то ее генератор в моменты простоя турбины используется в качестве синхронного компенсатора. Потребность в нем определяется необходимостью

Электрический генератор имеет мощность 15 000 ква. Пусковой двигатель четырехполюс-ный. Мощность, потребляемая для пуска установки, составляет 2—3% от номинальной мощности установки, и двигатель работает не более 3—5 минут. После окончания пуска этот двигатель отсоединяется от вала газовой турбины. Он служит также для разгона электрического генератора до полной скорости, когда последний используется без газовой турбины .в качестве синхронного компенсатора. В этом случае двигатель соединяется с валом электрического генератора через зубчатую передачу, включающую в себя и магнитную синхронизирующую муфту фирмы Зульцер, которая дает возможность производить соединение и разъединение валов во время работы. Эта муфта и двойная зубчатая передача позволяют переходить от выработки активной мощности к выработке реактивной мощности и останавливать газовую турбину без

отключения электрического генератора от сети. С другой стороны, газовая турбина может быть Пущена и соединена с генератором, работающим в качестве синхронного компенсатора.

Фирма Крезо совместно с фирмой Турбомека выпустила газотурбинную установку мощностью 6000 кет для покрытия пиков электрической нагрузки. Ожидается, что эта установка будет работать не более 300 часов в год. В остальное время года электрический генератор будет использоваться в качестве синхронного компенсатора.

Одна установленная в таких условиях в Англии ковшевая турбина должна была работать на перепаде давлений с 53 до 10 am. Колесо вращалось в выделившейся из воды углекислоте, которая вообще в 1,5 раза тяжелее воздуха. При указанном давлении ее вязкость была так велика, что колесо при полном открытии и без нагрузки получало нормальную оборотность лишь при затрате на его вращение (при режиме синхронного компенсатора, § 7-2) 150 кет. Активная турбина была признана здесь непригодной и заменена реактивной.

Нулевой нагрузке турбины соответствует нулевой момент — ось абсцисс; ей же соответствует нулевой момент, развиваемый турбиной на холостом ходу. Однако синхронный генератор, включенный в сеть, продолжает вращаться с оборотностью, соответствующей частоте сети (в режиме синхронного компенсатора по § 18-11). Это принуждена делать и турбина, хотя бы ее открытие и было меньше соответствующего холостому ходу. Тогда рабочее колесо является потребителем энергии; линии его отрицательных крутящих моментов, т. е. моментов сопротивления, располагаются под осью абсцисс, являясь продолжениями тех же линий над осью. Соответствующая нужная для вращения колеса мощность затрачивается сетью; линии ее отрицательных моментов сопротивления, т. е. теперь крутящих моментов, располагаются тоже под осью абсцисс, исходя в виде парабол поирежнему из начала координат.

18-11. ГИДРОАГРЕГАТ В РЕЖИМЕ СИНХРОННОГО КОМПЕНСАТОРА

18-11. Гидроагрегат в режиме синхронного компенсатора .................

При этом режиме турбину отключают от паропроводов и котел гасят. Генератор от сети не отключается, он работает как двигатель, вращая турбину с частотой 50 1/с (при двухполюсном генераторе). При соответствующей системе возбуждения генератор может работать в режиме синхронного компенсатора — синхронного электродвигателя, улучшающего качество работы сети.

Гидроаккумулирующие электростанции предназначены для выравнивания суточного графика энергосистемы по нагрузке. В часы минимальной нагрузки они работают в насосном режиме (перекачивают воду из нижнего водоема и запасают энергию); в часы максимальной нагрузки энергосистемы агрегаты ГАЭС работают в генераторном режиме, принимая на себя пиковую часть нагрузки. ГАЭС сооружают в системах, где отсутствуют ГЭС или их мощность недостаточна для покрытия нагрузки в часы пик. Их выполняют из ряда блоков, выдающих энергию в сети повышенного напряжения и получающих ее из сети при работе в насосном режиме. Агрегаты высокоманевренны и могут быстро переводиться из насосного режима в генераторный или в режим синхронного компенсатора. Коэффициент полезного действия ГАЭС составляет 70г—75%. Их сооружают там, где имеются источники водоснабжения, а местные геологические условия позволяют создать напорное водохранилище.