Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Введение.
Производственная деятельность человека невозможна без применения электрической энергии, которая производится преимущественно с помощью синхронных генераторов. В 1876 г. русским учёным Н. П. Яблочковым были разработаны первые образцы однофазных синхронных генераторов для питания дуговых ламп. Первый трёхфазный синхронный генератор был изобретён выдающимся русским электромехаником М. О. Доливо-Добровольским.
Основная принципиальная схема синхронных машин с тех пор осталась неизменной, но совершенствовалась их конструкция: помимо воздушного стали использоваться водородное и водяное охлаждение, существенно возросла мощность. Начиная с 20-х годов нашего столетия создаются синхронные машины систем автоматики и их разнообразные модификации.
В 1959 г. ЛПЭО “Электросила” с участием ряда организаций и институтов были созданы первые в мировой практике синхронные гидрогенераторы мощностью 50 МВ А, содержащие две взаимно перпендикулярные обмотки возбуждения, что существенно повысило маневренность и устойчивость синхронных генераторов. Впоследствии такие машины получили название асинхронизированных.
Конструкция синхронных генераторов определяется в основном типом первичного двигателя. В зависимости то этого различают турбогенераторы, устанавливаемые на тепловых и атомных электростанциях (привод от паровой или газовой турбины), гидрогенераторы, устанавливаемые на гидростанциях (привод от гидравлической турбины), а также дизель-генераторы, приводимые во вращение двигателем внутреннего сгорания в передвижных энергоустановках.
Увеличение потребления электроэнергии вызвало необходимость включения синхронных генераторов на параллельную работу, создания крупных электростанций, состоящих из множества синхронных генераторов, укрупнения единичной мощности этих генераторов.
Явнополюсные синхронные электрические машины используются в качестве генераторов и двигателей переменного тока в диапазонах мощностей от десятков ватт до сотен тысяч киловатт и частот вращения от полутора тысяч до нескольких единиц оборотов в минуту. В явнополюсной машине магнитные полюсы индуктора имеют Т-образную форму.
Явнополюсная конструкция с Т-образным сердечником полюса несколько снижает прочность ротора, но зато позволяет лучше использовать магнитную цепь за счёт формы поля и повысить использование материала обмотки возбуждения. Поэтому наиболее быстроходные машины-турбогенераторы-вынужденно изготовляются с неявнополюсными индукторными (роторами), а более тихоходные машины даже значительной мощности – явнополюсными.
Использование синхронных машин в качестве генераторов дает возможность генерировать как активную, так и (за счет перевозбуждения) реактивную мощность, а также поддерживать напряжение сети постоянным при изменении нагрузки путем регулирования тока возбуждения. Применение синхронных двигателей также позволяет вырабатывать реактивную мощность в промышленных сетях, что повышает качество электроэнергии.
Хотя синхронные машины в номинальном режиме работают при постоянной частоте вращения и основная гармоника поля якоря неподвижна в пространстве относительно ротора, конструкция явнополюсной синхронной машины позволяет эксплуатировать ее и в других машинах. Реально частота сети и потребляемая мощность не оставляется строго постоянными, что вызывает колебания момента и частоты вращения ротора. В эксплуатации имеют место несинхронные режимы работы: пуск двигателя, выпадение из синхронизма генератора; режимы работы, когда в поле статора содержатся составляющие, вращающиеся несинхронною по отношению к ротору: несинусоидальная форма кривой тока или напряжения сети при работе на выпрямитель или преобразователь частоты, не симметрия токов в фазах и т.п. Существуют анормальные кратковременные режимы: падения сети, внезапные короткие замыкания, набросы или сбросы нагрузки. Поэтому при проектировании синхронной машины всегда проверяется возможность ее работы в анормальных режимах, избежать которых при эксплуатации невозможно, и в конструкции машины имеются особенности, объясняемые именно требованиями надежной работы в анормальных режимах.
Большинство синхронных генераторов являются дизельными. Однако приводом может быть и газовая турбина, и электродвигатель.
Взаимная неподвижность магнитных полей ротора и статора в установившемся режиме работы любой электрической машины является фундаментальным положением в теории электрических машин. Действительно, только в этом случае может создаваться постоянный вращающийся момент, передаваться энергия из ротора в статор и наоборот.
В синхронных машинах обмотка статора подключается к источнику трёх фазного переменного тока и создаётся вращающийся магнитное поле. Обмотка ротора подключается к источнику постоянного тока. Чтобы эти поля были взаимно неподвижны, необходимо вращать ротор с тоже частотой, что и магнитное поле статора.
Постоянный магнитный поток может быть создан постоянными магнитами, расположенными на роторе, а также одной, двумя обмотками и более при их питании постоянным током.
Синхронные генераторы со статической системой возбуждения и автоматическим регулированием напряжения, предназначены для продолжительного режима работы. Они служат источниками переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением 230 и 400 В в стационарных и передвижных электроустановках.
Ненагруженный синхронный генератор должен обеспечить запуск прямым включением асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором мощностью не более 70% номинальной мощности генератора и кратностью пускового тока не более 7. Соотношение мощностей параллельно работающих генераторов должно быть не более 1:3.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой линейного напряжения при симметричной нагрузке – не выше 5%. Допустимые углы наклона генератора при работе: продольный – до 15, поперечный – до 30. Режим работы – продолжительный. Допустимый уровень шума – по первому классу.
Точность поддерживания напряжения генератора 2%, изменение установки напряжения – в пределах 5%. Генератор имеет самовозбуждение через полупроводниковый выпрямитель.
Как правило, каждый генератор проектируется под конкретный тип приводного двигателя. При этом устанавливаются требования к большинству параметров и характеристик