Асинхронный режим синхронных машин

Асинхронный режим – возникает при параллельной работе синхронных генераторов, при отклонении скорости вращения роторов генераторов от синхронной.

Основные причины выпадения генераторов из синхронизма - сильное понижение напряжения, а также потеря возбуждения генератора.

Сильное понижение напряжения может происходить при внешних КЗ в сети, при этом значительно уменьшается напряжение в сети Uс, что приводит значительному снижению Мэм.

.

При потере возбуждения э.д.с. генератора Ег значительно уменьшается, и генератор сбрасывает активную нагрузку Рэм до нуля.

 =0

При этом тормозящий электромагнитный момент от генератора уменьшается, и момент турбины становится больше тормозящего момента генератора, т.е. Мт>Мэм.

Тогда ротор генератора разгоняется и его скорость становится больше синхронной скорости вращения поля статора, а вода или пар на турбину поступает как прежде, что усиливает ускорение ротора и ротор вращается несинхронно с полем статора.

Такой процесс носит название «асинхронный режим».

Рэм рабМ max

М турбины

Мэм генератора при потере возбуждения

δнагрδнагр

Рис. 47. Угловая характеристика при понижении напряжения в сети.

Мmax

МэмМэм

РэмРэм

0000

18001800

900900

δкрδкр

Мэм генератора

генераторный режим

режим двигателя

Кз.ст (запас устойчивости)

При асинхронном режиме,  генератор, выпавший из синхронизма, попеременно переходит из генераторного режима в двигательный, и наоборот, то выдаёт мощность в сеть, то потребляет её. Этот режим плох тем, что периодически снижается напряжение и по ЛЭП между электростанциями возникают перетоки мощности, периодически меняющие своё направление.

 

U-образные характеристики синхронного

Генератора.

I1

I1ВО

Зависимости I1=f(Iв) при Рг=const из-за своего вида называются U-образными характеристиками

Рис.48. а) Векторные диаграммы ЭДС синхронного генератора, включённого на параллельную работу в сеть.

б) Графики U-образных кривых.

 

I1Iур

ЕгЕг

UсUг

ХdХd

В случае, если генератор включён в сеть и работает на холостом ходу, ток статора генератора I₁ =0, и ток возбуждения соответствует току возбуждения на холостом ходу Iв҆ при номинальном напряжении в сети Uс=Uном.

 

                                             

                                      

 

 

Если ток возбуждения генератора Iв уменьшить Iв <Iв҆, то э.д.с генератора Е₀ станет меньше напряжения в сети Е₀<Uс  на величину ∆Е и возникает отстающий ток I₁ относительно напряжения Uс на 90^O и генератор будет отдавать в сеть индуктивный ток I₁.

Если ток возбуждения генератора Iв увеличить Iв >Iв҆, тоэ.д.с генератора Е₀ станет больше напряжения в сети Е₀>Uс, на величину ∆Е и возникает ток I₁, опережающий Uс на 90^O и генератор будет отдавать в сеть емкостной ток со знаком минус (- I₁).

а) при перевозбуждении генератор выдаёт в сеть емкостной ток I_1,

б) при недовозбуждении генератор выдаёт в сеть индуктивный ток I₁

 

Нижняя кривая U -образных кривых соответствует работе генератора на холостом ходу при P_эм=0, причем I'в - значение тока возбуждения при Ег=Uс. На практике этот режим генератора называется режимом синхронного компенсатора.

 

Две верхние U-образные характеристики получены при выдаче активной мощности генератора в сеть Рэм=0.5Рном  и Рэм=Рном  за счёт увеличения энергоносителя (увеличения угла δ). Это генераторный режим, но он позволяет частично выдавать реактивную мощность в сеть при недовозбуждении или перевозбуждении.